CN116695151B - 水电解系统和水电解系统的运行方法 - Google Patents

水电解系统和水电解系统的运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水电解系统和水电解系统的运行方法。水电解系统(10)具有控制装置(130)。控制装置(130)向第1电源装置(16)和第2电源装置(90)中的一方输出作为恒定电流指令值的第1电流指令值。控制装置(130)根据气液分离器(18)内的氢气量来生成作为不恒定电流指令值的第2电流指令值，且向第1电源装置(16)和第2电源装置(90)中的另一方输出该第2电流指令值。据此，能抑制氢气的产生量和氢气的利用量之间出现不均衡。

Description

水电解系统和水电解系统的运行方法
技术领域
本发明涉及一种水电解系统和水电解系统的运行方法。
背景技术
通常，在搭载于燃料电池车辆等的燃料电池中，使用氢气作为燃料气体。使用氧气(含氧气体)作为氧化剂气体。氢气能够通过具有水电解堆的水电解系统进行制造。作为水电解堆，例如已知有如日本发明专利公开公报特开平9-139217号所公开的那样，能够以比较高的电流密度进行运行等的固体高分子型的水电解堆。
发明内容
另外，在水电解系统中，除了水电解堆以外，有时会设置气液分离器和氢升压堆。气液分离器将通过由水电解堆进行的水的电解获得的氢气与未被进行该电解的剩余的水(未反应水)分离。氢升压堆对由气液分离器分离出的氢气进行升压，生成高压氢气。
在这样的水电解系统中，当通过由水电解堆进行的水的电解而产生的氢气的产生量与氢升压堆中用于升压的氢气的利用量不均衡时，存在高压氢气的生成效率降低的倾向。因此，要求纠正通过由水电解堆进行的水的电解而产生的氢气的产生量与氢升压堆中用于升压的氢气的利用量的不均衡。
本发明的目的在于解决上述的技术问题。
本发明的方式为一种水电解系统，其具有水电解堆、气液分离器和氢升压堆，其中，
所述水电解堆具有由阳极电极和阴极电极夹持离子交换膜的膜电极结构体，用于对水进行电解；
所述气液分离器将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；
所述氢升压堆具有由阳极电极和阴极电极夹持质子交换膜的膜电极结构体，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压，
其特征在于，
具有第1电源装置、第2电源装置和控制装置，其中，
所述第1电源装置调整施加于所述水电解堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；
所述第2电源装置调整施加于所述氢升压堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使所述电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；
所述控制装置对所述第1电源装置和所述第2电源装置进行控制，
所述控制装置具有第1指令生成部、第2指令生成部和指令输出部，其中，
所述第1指令生成部生成恒定的所述电流指令值即第1电流指令值；
所述第2指令生成部根据所述气液分离器内的氢气量来生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值；
所述指令输出部向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值，且向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
另外，本发明的另一方式为一种水电解系统的运行方法，所述水电解系统具有水电解堆、气液分离器和氢升压堆，其中，所述水电解堆具有由阳极电极和阴极电极夹持离子交换膜的膜电极结构体，用于对水进行电解；所述气液分离器将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；所述氢升压堆具有由阳极电极和阴极电极夹持质子交换膜的膜电极结构体，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压，
所述水电解系统的运行方法的特征在于，
包括第1输出步骤和第2输出步骤，其中，
在所述第1输出步骤中，生成恒定的电流指令值即第1电流指令值，且向与所述水电解堆连接的第1电源装置和与所述氢升压堆连接的第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值；
在所述第2输出步骤中，根据所述气液分离器内的氢气量来生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值，且向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
根据上述的方式，能够使氢气的产生量和氢气的利用量中的一方恒定，并根据气液分离器内的氢气量来调整氢气的产生量和氢气的利用量中的另一方。其结果，能够抑制氢气的产生量和氢气的利用量之间出现不均衡。
上述的目的、特征和优点根据参照附图说明的以下的实施方式的说明应易于理解。
附图说明
图1是实施方式所涉及的水电解系统的概略结构说明图。
图2是气液分离器内的概略图。
图3是表示控制装置的结构的框图。
图4是表示由控制装置进行的控制处理的顺序的流程图。
图5是表示变形例1所涉及的水电解系统的一部分的结构的图。
具体实施方式
如图1所示，实施方式所涉及的水电解系统10主要具有水电解堆12、水储罐14、第1电源装置16、气液分离器18、氢升压堆20、氢气除湿部22、氢气排出限制部24、氧气除湿部26和氧气排出限制部28。
水电解系统10能够以例如压缩至1～100MPa的高压氢气的状态来制造氢气。另外，水电解系统10能够以例如压缩至1～100MPa的高压氧气的状态来制造氧气。由水电解系统10制造出的高压氢气例如能够收容于氢气储罐30。氢气储罐30以可拆装的方式安装于水电解系统10。由水电解系统10制造出的高压氧气例如能够收容于氧气储罐32。氧气储罐32以可拆装的方式安装于水电解系统10。
水电解堆12具有离子交换膜34、阳极电极36和阴极电极38。离子交换膜34被阳极电极36和阴极电极38夹持。阳极电极36和阴极电极38隔着离子交换膜34相互隔离。水电解堆12对水进行电解(水电解)而使阳极电极36产生氧气。另外，水电解堆12对水进行电解(水电解)而使阴极电极38产生氢气。即，水电解堆12为所谓的固体高分子型。
在本实施方式中，水电解堆12具有由多个单体电池40层叠而成的电池单元。在电池单元中的单体电池40的层叠方向一端，以朝向外侧的方式依次配设接线板42a、绝缘板44a和端板46a。另外，在电池单元中的单体电池40的层叠方向另一端，以朝向外侧的方式依次配设接线板42b、绝缘板44b和端板46b。
端板46a、46b之间被一体地紧固保持。在接线板42a、42b的侧部，端子部48a、48b分别向外侧突出设置。在端子部48a、48b上，经由配线电连接有第1电源装置16。第1电源装置16能够经由端子部48a、48b向水电解堆12的阳极电极36和阴极电极38施加电压。另外，第1电源装置16构成为能够变更施加于阳极电极36与阴极电极38之间的电压值。
各单体电池40具有膜电极结构体50(MEA)、阳极侧隔板52和阴极侧隔板54。膜电极结构体50、阳极侧隔板52和阴极侧隔板54分别例如呈圆盘状。膜电极结构体50夹持于阳极侧隔板52与阴极侧隔板54之间。膜电极结构体50具有离子交换膜34、阳极电极36和阴极电极38。阳极电极36设置于离子交换膜34的一表面。阴极电极38设置于离子交换膜34的另一表面。在各单体电池40中，例如，通过未图示的密封部件，离子交换膜34与阳极电极36和阴极电极38相互密封(隔离)。
在本实施方式中，离子交换膜34为阴离子交换膜。即，离子交换膜34具有能够使阴离子(例如，氢氧根离子OH-)选择性地移动的阴离子传导性。作为这种离子交换膜34的一例，可列举出具有阴离子交换基团(例如，季铵基、吡啶鎓基)的烃系的固体高分子膜(例如，聚苯乙烯或其改性物)。
虽然均未图示，阳极电极36具有阳极电极催化剂层和阳极侧供电体。阳极电极催化剂层形成于离子交换膜34的一表面。阳极侧供电体与阳极电极催化剂层重叠。虽然均未图示，阴极电极38具有阴极电极催化剂层和阴极侧供电体。阴极电极催化剂层形成于离子交换膜34的另一表面。阴极侧供电体与阴极电极催化剂层重叠。
在各单体电池40的外周部设置有供水连通孔56、氢排出连通孔58和氧排出连通孔60。设置于多个单体电池40的供水连通孔56在多个单体电池40的层叠方向上相互连通。设置于多个单体电池40的氢排出连通孔58在多个单体电池40的层叠方向上相互连通。设置于多个单体电池40的氧排出连通孔60在多个单体电池40的层叠方向上相互连通。供水连通孔56和氢排出连通孔58与第1电池流路62连通。在阴极侧隔板54的朝向膜电极结构体50(阴极侧供电体)的表面上例如形成有多个流路槽和多个压纹中的至少任一种。第1电池流路62例如由阴极侧隔板54中的上述多个流路槽和多个压纹中的至少任一种构成。
从气液分离器18经由循环流路76向供水连通孔56供给水。通过被供给至供水连通孔56的水流入第1电池流路62，向各单体电池40的阴极电极38供给水。即，在本实施方式的水电解堆12中，向各单体电池40的阴极电极38供给水。当该水在第1电源装置16的电压施加下被水电解时，在各单体电池40的阴极电极38产生氢气。另外，在各单体电池40的阳极电极36产生氧气。
在阴极电极38产生的氢气经由第1电池流路62向氢排出连通孔58排出。这样一来，在向氢排出连通孔58排出的氢气中包含未被水电解堆12水电解的剩余的水(未反应水)。换言之，向氢排出连通孔58排出的排出流体包含氢气、液体的未反应水(液态水)和气体的未反应水(水蒸气)。
氧排出连通孔60与第2电池流路66连通。在阳极侧隔板52的朝向膜电极结构体50(阳极侧供电体)的表面上例如形成有多个流路槽和多个压纹中的至少任一种。第2电池流路66例如由阳极侧隔板52中的上述多个流路槽和多个压纹中的至少任一种构成。通过上述水电解在阳极电极36产生的氧气经由第2电池流路66向氧排出连通孔60排出。
在水电解堆12中，如上所述，循环流路76与供水连通孔56连通。阴极排出流路68与氢排出连通孔58连通。阳极排出流路70与氧排出连通孔60连通。
在阴极排出流路68上设置有气液分离器18。水储罐14经由供水流路64与气液分离器18连接。上述排出流体经由氢排出连通孔58和阴极排出流路68流入气液分离器18。气液分离器18将排出流体分离为气体成分(氢气及水蒸气)和液体成分(液态水)。气液分离器18具有排出液态水的液体排出口72和排出包含水蒸气的氢气的气体排出口74。气液分离器18将从排出流体分离出的气体成分从气体排出口74排出。气液分离器18将从排出流体分离出的液体成分(液态水)从液体排出口72排出。在经由供水流路64从水储罐14供给水的情况下，气液分离器18将该水从液体排出口72排出。从液体排出口72排出的水经由循环流路76被送到供水连通孔56。
气液分离器18的气体排出口74与第1氢气流路78连通。第1氢气流路78将从气体排出口74排出的包含水蒸气的氢气导向氢升压堆20。第1氢气流路78具有设置气体排出口74的上游和设置氢升压堆20的下游。在第1氢气流路78上，从上游朝向下游依次设置有第1氢开闭阀80和第1氢止回阀82。第1氢开闭阀80例如由电磁阀或电动阀构成。第1氢开闭阀80根据控制部的控制来开闭第1氢气流路78。第1氢止回阀82防止第1氢气流路78内的气体从氢升压堆20向去往气体排出口74的方向回流。
氢升压堆20对从气体排出口74排出的包含水蒸气的氢气进行升压。即，氢升压堆20对由气液分离器18分离出的氢气进行升压。氢升压堆20具有膜电极结构体(MEA)83和第2电源装置90。膜电极结构体83具有质子交换膜84、阳极电极86和阴极电极88。质子交换膜84被阳极电极86与阴极电极88夹持。阳极电极86和阴极电极88隔着质子交换膜84相互隔离。第2电源装置90能够向氢升压堆20的阳极电极86和阴极电极88施加电压。另外，第2电源装置90构成为能够变更施加于阳极电极86与阴极电极88之间的电压值。
质子交换膜84具有能够使质子选择性地移动的质子传导性。质子交换膜84的材料没有特别限定，作为其一例，可列举出全氟磺酸系聚合物等具有磺酸基的氟系高分子膜。这种质子交换膜84通过被维持在湿润状态，能够使其质子传导性良好地表达。
虽然均未图示，阳极电极86具有阳极电极催化剂层和阳极气体扩散层。阳极电极催化剂层形成于质子交换膜84的一表面。阳极气体扩散层与阳极电极催化剂层重叠。虽然均未图示，阴极电极88具有阴极电极催化剂层和阴极气体扩散层。阴极电极催化剂层形成于质子交换膜84的另一表面。阴极气体扩散层与阴极电极催化剂层重叠。
从气体排出口74排出的包含水蒸气的氢气经由第1氢气流路78被供给至阳极电极86。利用该水蒸气，能够将质子交换膜84维持在湿润状态。阳极电极86在第2电源装置90的电压施加下，使氢气离子化而成为质子。该质子通过在质子交换膜84中移动并到达阴极电极88而变回氢气。这样，通过使质子以从阳极电极86去往阴极电极88的方式移动，能够在阴极电极88产生压缩氢气。
因此，根据氢升压堆20，能够从阴极电极88排出比供给至阳极电极86的氢气高压的氢气。即，本实施方式的氢升压堆20为能够电化学地压缩氢气的电化学氢压缩机(EHC：Electrochemical Hydrogen Compressor)。
阴极电极88与第2氢气流路92的一端部连通。由此，阴极电极88的氢气能够流入第2氢气流路92。在第2氢气流路92的另一端设置有未图示的储罐安装机构等。经由该储罐安装机构，氢气储罐30以可拆装的方式被安装于第2氢气流路92。即，第2氢气流路92将氢气从设置有阴极电极88的上游导向设置有氢气储罐30的下游。
在第2氢气流路92上，从上游朝向下游依次设置有氢气除湿部22、氢放泄流路分支部94、氢气排出限制部24、第2氢开闭阀96和第2氢止回阀98。
氢气除湿部22对从阴极电极88排出的氢气进行除湿。即，氢气除湿部22将水蒸气从氢气分离。作为氢气除湿部22的一例，可列举出帕尔贴冷却器等冷却机构(未图示)。在该情况下，通过冷却机构对氢气进行冷却，使其饱和水蒸气量下降，从而能够将氢气所含的水分(水蒸气)分离，使其为所希望的干燥状态。在该情况下，冷却机构例如可以根据水电解系统10的周围温度和氢气的压力中的至少任一种来控制冷却温度。
另外，作为氢气除湿部22的其他例，也可以利用沸石系、活性炭系、硅胶系等水分吸附剂来代替上述冷却机构，或将这些与上述冷却机构一起设置。此外，上述水分吸附剂也可以为能够涂敷于涂敷对象部位来使用的膏状的集水剂等。在该情况下，氢气除湿部22可以具有例如通过温度变动吸附方法(TSA)和压力变动吸附方法(PSA)中的至少任一种方法使水分吸附剂能够再生的结构。另外，氢气除湿部22也可以仅具有例如使水分吸附剂能够更换的结构。此外，氢气除湿部22只要能够对氢气进行除湿即可，其具体结构不限定于上述的结构。
氢气排出限制部24限制氢气从该氢气排出限制部24通过。由此，氢气排出限制部24对第2氢气流路92的氢气的压力进行调整。即，氢气排出限制部24例如使氢气排出限制部24中的氢气的通过量比阴极电极88中的氢气的生成量少(包括通过量为零)。由此，能够使第2氢气流路92的氢气的压力上升，成为高压氢气。
在本实施方式中，氢气排出限制部24为将其一级侧(第2氢气流路92的氢气排出限制部24的上游)的压力维持在设定压力的同时开阀的背压阀。然而，没有特别限定于此。例如，氢气排出限制部24也可以为通过由控制部进行开闭控制，将第2氢气流路92的压力维持在设定压力的开闭阀等。
氢气排出限制部24将第2氢气流路92的氢气的压力调整为1～100MPa而生成高压氢气。此外，例如，根据容易向氢气储罐30供给氢气的观点，优选氢气排出限制部24使高压氢气的压力至少为8～20MPa以上。另外，例如，在向燃料电池汽车用的氢气储罐30等供给氢气的情况下，优选氢气排出限制部24使高压氢气的压力为70～85MPa以上。
氢放泄流路分支部94被配置于氢气排出限制部24与氢升压堆20之间。氢放泄流路100例如在水电解系统10停止时等，能够进行水电解系统10内的排气(减压)作业。氢放泄流路100将从氢放泄流路分支部94流入的氢气导向水电解系统10的外部。在氢放泄流路100上，从其上游到下游依次设置有氢放泄开闭阀102和氢放泄止回阀104。
氢放泄开闭阀102例如由电磁阀或电动阀构成。氢放泄开闭阀102根据控制部的控制来开闭氢放泄流路100。当氢放泄开闭阀102处于关闭状态时，防止氢气从第2氢气流路92流入氢放泄流路100。当氢放泄开闭阀102处于打开状态时，氢气从第2氢气流路92流入氢放泄流路100。流入氢放泄流路100的氢气被向水电解系统10的外部排出。氢放泄止回阀104防止气体从水电解系统10的外部流入氢放泄流路100。
第2氢开闭阀96例如由电磁阀或电动阀构成。第2氢开闭阀96根据控制部的控制来开闭第2氢气流路92。通过使第2氢开闭阀96为打开状态，能够从第2氢气流路92向氢气储罐30供给氢气。第2氢止回阀98防止氢气从氢气储罐30向去往第2氢气流路92的上游(第2氢开闭阀96)的方向回流。
如上所述，阳极排出流路70的一端与水电解堆12的氧排出连通孔60连通。因此，在水电解堆12的阳极电极36产生的氧气能够流入阳极排出流路70。在阳极排出流路70的另一端设置有未图示的储罐安装机构等，经由该储罐安装机构以可拆装的方式安装氧气储罐32。即，阳极排出流路70将氧气从氧排出连通孔60(上游)导向去往氧气储罐32(下游)的方向。
在阳极排出流路70上，从上游到下游依次设置有氧气除湿部26、氧放泄流路分支部106、氧气排出限制部28、氧开闭阀108和氧止回阀110。
氧气除湿部26对从水电解堆12的阳极电极36(氧排出连通孔60)排出的氧气进行除湿。氧气除湿部26例如能够与上述的氢气除湿部22同样地构成。然而，氧气除湿部26只要能够对氧气进行除湿即可，其具体结构没有特别限定。
氧气排出限制部28限制氧气从该氧气排出限制部28通过。由此，氧气排出限制部28对来自阳极电极36的氧气的排出进行限制。具体而言，氧气排出限制部28例如使氧气排出限制部28中的氧气的通过量比阳极电极36中的氧气的生成量少(包括通过量为零)。由此，使阳极电极36的氧气的压力上升，成为比阴极电极38的氢气的压力高的高压。即，在水电解堆12的阳极电极36与阴极电极38之间设置压差。另外，使阳极排出流路70的氧气的压力上升，生成高压氧气。
在本实施方式中，氧气排出限制部28为将其一级侧(阳极电极36、阳极排出流路70)的氧气的压力维持在设定压力的同时开阀的背压阀。然而，没有特别限定于此。例如，氧气排出限制部28也可以为通过由控制部进行开闭控制，将阳极电极36和高压氧气的压力维持在设定压力的开闭阀等。
氧气排出限制部28将阳极电极36的氧气的压力调整为1～100MPa。由此，氧气排出限制部28使阳极电极36的氧气的压力为比阴极电极38的氢气的压力高的高压。即，在水电解系统10运行时，阴极电极38(阴极排出流路68和第1氢气流路78)的氢气的压力被维持在小于1MPa(例如，0.01～0.9MPa)。
作为维持阴极电极38的氢气的压力的方法的一例，可列举出与阴极电极38的氢气的生成量的关系上使从阴极排出流路68、气液分离器18和第1氢气流路78通过的氢气的流量设定为足够大。另外，可列举出与阴极电极38的氢气的生成量的关系上使阴极电极88的氢气生成量设定为足够大。
此外，如上所述，在向氢气的压力为0.01～0.9MPa的阴极电极38供给水的情况下，供水流路64和循环流路76的水的压力例如为0.01～0.6MPa。
例如，根据容易向氧气储罐32供给氧气的观点，优选氧气排出限制部28使高压氧气的压力至少为8～20MPa以上。另外，例如，根据在不会使氧气的处理困难的范围内尽可能地增加收容于氧气储罐32的氧气的量的观点，优选氧气排出限制部28使高压氧气的压力为30～40MPa。
氧放泄流路分支部106被配置于氧气排出限制部28与氧气除湿部26之间。氧放泄流路112例如在水电解系统10停止时等能够进行水电解系统10内的排气(减压)作业。氧放泄流路112将从氧放泄流路分支部106流入的氧气导向水电解系统10的外部。在氧放泄流路112上，从其上游到下游依次设置有氧放泄开闭阀114和氧放泄止回阀116。
氧放泄开闭阀114例如由电磁阀或电动阀构成。氧放泄开闭阀114根据控制部的控制来开闭氧放泄流路112。当氧放泄开闭阀114处于关闭状态时，防止氧气从阳极排出流路70流入氧放泄流路112。当氧放泄开闭阀114处于打开状态时，氧气从阳极排出流路70流入氧放泄流路112。流入氧放泄流路112的氧气被向水电解系统10的外部排出。氧放泄止回阀116防止气体从水电解系统10的外部流入氧放泄流路112。
氧开闭阀108例如由电磁阀或电动阀构成。氧开闭阀108根据控制部的控制来开闭阳极排出流路70。通过使氧开闭阀108为打开状态，能够从阳极排出流路70向氧气储罐32供给氧气。氧止回阀110防止氧气从氧气储罐32向去往阳极排出流路70的上游(氧开闭阀108)的方向回流。
本实施方式所涉及的水电解系统10基本上如上述那样构成。针对启动该水电解系统10来制造氢气和氧气时的控制方法的一例进行说明。
在该控制方法中，启动水电解系统10，在确认其各种状态后进行供水工序。在供水工序中，从水储罐14经由供水流路64和气液分离器18向水电解堆12的供水连通孔56供给水。由此，向水电解堆12的阴极电极38供给水。
接着，进行电压施加工序，通过第1电源装置16向水电解堆12施加电压。在电压施加工序中，将阳极电极36和阴极电极38之间的电压维持为电解电压附近的待机电压，直至水电解堆12成为能够分别产生氢气和氧气的状态为止。然后，在水电解堆12成为能够分别产生氢气和氧气的状态之后，增大阳极电极36和阴极电极38之间的电压成为电解电压，由此开始水电解。在此之后，根据需要变更电压值(电解电压的值)，调整水电解堆12的氢气的产生量。
下面，针对将阴极电极38产生的氢气填充至氢气储罐30为止的工序进行说明。
通过水电解工序而在阴极电极38产生的氢气作为包含未反应水(液态水和水蒸气)的排出流体，从水电解堆12的氢排出连通孔58向阴极排出流路68排出。排出至阴极排出流路68的排出流体被送到气液分离器18。气液分离器18进行水分分离工序，将排出流体分离为作为液体成分的液态水和作为气体成分的氢气及水蒸气。
在水分分离工序中分离出的液态水从气液分离器18的液体排出口72向循环流路76排出。被排出至循环流路76的液态水经由供水连通孔56供给至阴极电极38。
另一方面，在水分分离工序中分离出的氢气和水蒸气从气液分离器18的气体排出口74向第1氢气流路78排出。在水电解系统10启动时，第1氢开闭阀80成为打开状态。因此，被排出至第1氢气流路78的氢气和水蒸气在通过第1氢开闭阀80之后，进一步通过第1氢止回阀82。从第1氢止回阀82通过的氢气和水蒸气被供给至氢升压堆20的阳极电极86。此时，通过第1氢止回阀82，防止氢气从氢升压堆20向第1氢开闭阀80回流。
在确认到向阳极电极86供给氢气的情况下，在氢升压堆20中，开始由第2电源装置90施加运行电压。运行电压为通过在阳极电极86和阴极电极88之间施加该运行电压，能够使阴极电极88生成压缩氢气的大小的电压。即，通过由第2电源装置90施加运行电压，氢升压堆20进行对氢气进行升压的氢气升压工序。在该氢气升压工序中，根据需要变更电压值(运行电压的值)，对用于氢气的升压的氢气的利用量进行调整。
此外，作为确认向阳极电极86供给氢气的方法的一例，可列举出设置于阳极电极86的压力传感器(未图示)。在该情况下，第2电源装置90将压力传感器的测定值与规定的阈值进行比较。在压力传感器的测定值超过规定的阈值的情况下，第2电源装置90判断为向阳极电极86供给了氢气。
通过氢气升压工序而在阴极电极88生成的氢气向第2氢气流路92排出，由此通过设置于第2氢气流路92的氢气除湿部22对其进行除湿。即，氢气除湿部22进行氢气除湿工序，将从阴极电极88排出的氢气所含的水蒸气去除。
设置于第2氢气流路92的氢气除湿部22的后段的氢气排出限制部24进行氢气压力调整工序，对第2氢气流路92的氢气的压力进行调整。在氢气压力调整工序中，例如通过相对于阴极电极88中的氢气的生成量来调整氢气排出限制部24中的氢气的通过量，对第2氢气流路92的氢气的压力进行调整。
在本实施方式中，氢气排出限制部24为背压阀。因此，氢气排出限制部24在其一级侧(上游)的氢气的压力上升，例如达到在1～100MPa的范围内设定的设定压力的情况下，维持该一级侧的氢气的压力的同时开阀。由此，能够向氢气排出限制部24的二级侧(下游)供给升压至设定压力的高压氢气。
在水电解系统10启动时，氢放泄开闭阀102成为关闭状态。另外，在水电解系统10启动时，第2氢开闭阀96成为打开状态。因此，在经氢气压力调整工序的调整中成为设定压力的高压氢气通过第2氢开闭阀96和第2氢止回阀98被填充至氢气储罐30，而不会流入氢放泄流路100。此时，通过第2氢止回阀98，防止氢气从氢气储罐30向去往第2氢开闭阀96的方向回流。
如上所述，水电解系统10能够将水电解堆12的阴极电极38生成的氢气通过氢升压堆20升压来制造高压氢气，并将该高压氢气填充至氢气储罐30。
下面，针对将阳极电极36产生的氧气填充至氧气储罐32为止的工序进行说明。
通过水电解工序而在阳极电极36产生的氧气从氧排出连通孔60向阳极排出流路70排出。通过设置于阳极排出流路70的氧气除湿部26，对排出至阳极排出流路70的氧气进行除湿。即，氧气除湿部26进行氧气除湿工序，将从阳极电极36排出的氧气所含的水蒸气去除。
设置于阳极排出流路70的氧气除湿部26的后段的氧气排出限制部28限制氧气通过该氧气排出限制部28。由此，氧气排出限制部28限制从阳极电极36排出氧气。这样，通过氧气排出限制部28，例如能够相对于阳极电极36中的氧气的生成量来调整氧气排出限制部28中的氧气的通过量，从而对阳极电极36的氧气的压力进行调整。
具体而言，氧气排出限制部28使阳极电极36的氧气的压力上升而为1MPa以上。如上所述，在水电解系统10运行时，阴极电极38的氢气的压力维持在小于1MPa。因此，水电解堆12中的阳极电极36的氧气的压力维持在比阴极电极38的氢气的压力高的高压。
在本实施方式中，氧气排出限制部28为背压阀。因此，氧气排出限制部28在其一级侧(上游)的氧气的压力上升，例如达到在1～100MPa的范围内设定的设定压力的情况下，维持该一级侧(上游)的氧气的压力的同时开阀。由此，能够将阳极电极36维持在比阴极电极38高的高压的设定压力，同时向氧气排出限制部28的二级侧(下游)供给升压至设定压力的高压氧气。
在水电解系统10启动时，通过控制部的控制，氧放泄开闭阀114成为关闭状态，氧开闭阀108成为打开状态。因此，如上述那样调整为设定压力的高压氧气通过氧开闭阀108和氧止回阀110被填充至氧气储罐32，而不会流入氧放泄流路112。此时，通过氧止回阀110，防止氧气从氧气储罐32向去往氧开闭阀108的方向回流。
如上所述，在水电解系统10中，在水电解堆12的阳极电极36生成氧气。另外，在水电解系统10中，通过氧气排出限制部28对来自阳极电极36的氧气的排出进行限制。由此，在水电解系统10中，能够对阳极电极36的氧气进行升压而在水电解系统10中形成压差，并且能够制造高压氧气。另外，水电解系统10能够将制成的高压氧气填充至氧气储罐32。
以下，针对停止水电解系统10时的控制方法的一例进行说明。在该控制方法中进行卸压工序。在卸压工序中，逐渐降低由第1电源装置16向水电解堆12施加的电压。另外，在卸压工序中，使氢放泄开闭阀102和氧放泄开闭阀114为打开状态。由此，经由氢放泄流路100和氧放泄流路112，对水电解系统10的氢气和氧气分别逐渐卸压。此时，在第1氢气流路78中，第1氢开闭阀80为打开状态。然而，通过第1氢止回阀82，防止氢气从氢升压堆20向第1氢开闭阀80回流。
通过如上述那样进行卸压工序，能够避免水电解堆12发生急剧的反应变化。由此，能够抑制在各单体电池40的同一反应面内产生电位差等。其结果，能够有效地抑制上述的阳极电极催化剂层、阴极电极催化剂层、离子交换膜34产生劣化。此外，例如，在水电解系统10的停止期间短的情况下等，也可以省略卸压工序。
在卸压工序之前或在其之后进行切断工序，使第2氢开闭阀96和氧开闭阀108分别为关闭状态。由此，切断第2氢气流路92的第2氢开闭阀96的上游(水电解堆12)与氢气储罐30的连通。另外，切断阳极排出流路70的氧开闭阀108的上游(水电解堆12)与氧气储罐32的连通。
此外，在卸压工序中，在将卸压速度维持在能够比较缓慢地降压的规定速度的情况下，有时离子交换膜34容易发生跨流(crossover)。在该情况下，为了避免离子交换膜34的跨流，一边维持第1电源装置16的电压施加，一边使氢放泄开闭阀102和氧放泄开闭阀114分别为打开状态。另外，通过氢放泄开闭阀102和氧放泄开闭阀114各自的开度的调整或氢气排出限制部24和氧气排出限制部28各自的压力调整，将卸压速度维持在规定速度。此外，在此的规定速度为能够避免水电解堆12发生急剧的反应变化的卸压速度。
当即使在将卸压工序中的卸压速度维持在规定速度也不会存在离子交换膜34发生跨流的问题时，进行电压停止工序。或者，如上述那样，在一边维持第1电源装置16的电压施加一边进行卸压工序之后，进行电压停止工序。在电压停止工序中，停止第1电源装置16向水电解堆12施加电压，在此之后，停止第2电源装置90向氢升压堆20施加电压。
在本实施方式中，在电压停止工序中，通过在停止向氢升压堆20施加电压之前进行停止向水电解堆12施加电压，从而停止在阴极电极38生成氢气。由此，能够抑制阴极电极38、阴极排出流路68、第1氢气流路78的氢气的压力上升。因此，能够有效地避免氢气从氢升压堆20向去往水电解堆12的方向回流。此时，通过使第1氢开闭阀80为关闭状态，也可以抑制氢气从氢升压堆20向去往水电解堆12的方向回流。
此外，在电压停止工序中，在能够充分地抑制上述氢气的回流的情况下，也可以在停止向水电解堆12施加电压之后停止向氢升压堆20施加电压。
通过电压停止工序，在成为水电解堆12的阳极电极36和阴极电极38之间没有电流流动的状态之后进行供水停止工序。在供水停止工序中，停止从水储罐14向水电解堆12供给水。然后，确认到氢升压堆20的阳极电极86和阴极电极88之间没有电流流通之后，使水电解系统10为停止状态。
这样，在本实施方式所涉及的水电解系统10中，通过氧气排出限制部28使阳极电极36的氧气的压力为比阴极电极38的氢气的压力高的高压。由此，抑制氢气从低压的阴极电极38向高压的阳极电极36透过离子交换膜34。
氢气透过离子交换膜34的透过量(跨流量)根据氧气的压力、水电解堆12的外部的环境温度等而变动。根据该变动，从水电解堆12向气液分离器18供给的氢气的量变动。在该情况下，氢升压堆20用于升压的气液分离器18内的氢气可能会过量或不足。即，通过水电解堆12的水的电解而产生的氢气的产生量和氢升压堆20中用于升压的氢气的利用量根据环境温度等可能会变得不均衡。
因此，在本实施方式中，根据气液分离器18内的氢气量来控制第1电源装置16和第2电源装置90。图2是气液分离器18内的概略图。在气液分离器18的内部设置有温度传感器120、压力传感器122和水位传感器124。温度传感器120是测量气液分离器18内的气相部分的温度的测量器。压力传感器122是测量气液分离器18内的气相部分的压力的测量器。水位传感器124是测量气液分离器18内的液相部分的水位HW的测量器。
气液分离器18内的氢气量能够使用『HA＝(Ph×Vh)/(R×Th)』的关系式运算。“HA”是气液分离器18内的氢气量。“Th”是通过温度传感器120检测出的温度。“Ph”是通过压力传感器122检测出的压力。“Vh”是气液分离器18内的气相部分的体积。该体积能够根据由水位传感器124检测出的水位HW运算。即，将预先存储的气液分离器18内的面积与由水位传感器124检测出的水位HW相乘，从预先存储的气液分离器18内的整体体积中减去通过该乘法获得的值。“R”是气体常数。
图3是表示控制装置130的结构的框图。控制装置130对第1电源装置16和第2电源装置90进行控制。控制装置130具有目标氢量确定部132、氢量推定部134、第1指令生成部136、第2指令生成部138、输出目的地确定部140和指令输出部142。
目标氢量确定部132确定气液分离器18内的目标氢气量，将该目标氢气量输出至第2指令生成部138。目标氢量确定部132可以根据由温度传感器120检测出的温度、由压力传感器122检测出的压力以及由氢量推定部134推定出的氢气量中的至少一个来确定目标氢气量。目标氢量确定部132也可以将注册于存储器等存储部的氢气量确定为目标氢气量。存储于存储部的氢气量能够根据使用者对输入装置的操作进行变更。
氢量推定部134推定气液分离器18内的氢气量，并将该氢气量输出至第2指令生成部138。氢量推定部134能够使用上述关系式推定氢气量。
第1指令生成部136生成恒定的电流指令值即第1电流指令值，并将该第1电流指令值输出至指令输出部142。第1指令生成部136能够将预先注册于存储器等存储部的基准电流值生成为第1电流指令值。
第2指令生成部138生成不恒定的电流指令值即第2电流指令值，并将该第2电流指令值输出至指令输出部142。第2指令生成部138能够以接近由目标氢量确定部132确定的目标氢气量的方式生成第2电流指令值。在该情况下，第2指令生成部138运算由目标氢量确定部132确定的目标氢气量与由氢量推定部134推定的氢气量的偏差，并根据该偏差生成第2电流指令值。
输出目的地确定部140将水电解堆12和氢升压堆20中的一方确定为输出第1电流指令值的第1输出装置。另外，输出目的地确定部140将水电解堆12和氢升压堆20中的另一方确定为输出第2电流指令值的第2输出装置。在该情况下，输出目的地确定部140根据水电解堆12的膜电极结构体50的负载和氢升压堆20的膜电极结构体83的负载确定第1输出装置和第2输出装置。
在本实施方式中，输出目的地确定部140根据水电解用电流传感器144和水电解用电压传感器146判定膜电极结构体50的负载是否大。在阳极电极36与阴极电极38之间有规定的第1电流流通时的电压值减去规定的第1设定电压而获得的值超过规定的第1判定阈值的情况下，输出目的地确定部140判定为膜电极结构体50的负载大。反之，在阳极电极36与阴极电极38之间有规定的第1电流流通时的电压值减去规定的第1设定电压而获得的值为规定的第1判定阈值以下的情况下，输出目的地确定部140判定为膜电极结构体50的负载不大。此外，第1电流、第1设定电压和第1阈值被预先存储于控制装置130的存储器。
另一方面，在本实施方式中，输出目的地确定部140根据氢升压用电流传感器148和氢升压用电压传感器150判定膜电极结构体83的负载是否大。在阳极电极86与阴极电极88之间有规定的第2电流流通时的电压值减去规定的第2设定电压而获得的值超过规定的第2判定阈值的情况下，输出目的地确定部140判定为膜电极结构体83的负载大。反之，在阳极电极86与阴极电极88之间有规定的第2电流流通时的电压值减去规定的第2设定电压而获得的值为规定的第2判定阈值以下的情况下，输出目的地确定部140判定为膜电极结构体83的负载不大。此外，第2电流、第2设定电压和第2阈值被预先存储于控制装置130的存储器。
输出目的地确定部140在下面的情况下将水电解堆12确定为第1输出装置，将氢升压堆20确定为第2输出装置。即，是判定为膜电极结构体50的负载大，判定为膜电极结构体83的负载不大的情况。
输出目的地确定部140在下面的情况下将水电解堆12确定为第2输出装置，将氢升压堆20确定为第1输出装置。即，是判定为膜电极结构体50的负载不大，判定为膜电极结构体83的负载大的情况。或者，是判定为膜电极结构体50和膜电极结构体83双方的负载大的情况。或者，是判定为膜电极结构体50和膜电极结构体83双方的负载不大的情况。
指令输出部142将由第1指令生成部136生成的第1电流指令值输出至第1电源装置16和第2电源装置90中的一方。另外，指令输出部142将由第2指令生成部138生成的第2电流指令值输出至第1电源装置16和第2电源装置90中的另一方。
在由输出目的地确定部140确定的第1输出装置为水电解堆12的情况下，指令输出部142向第1电源装置16输出第1电流指令值。在由输出目的地确定部140确定的第1输出装置为氢升压堆20的情况下，指令输出部142向第2电源装置90输出第1电流指令值。
另一方面，在由输出目的地确定部140确定的第2输出装置为水电解堆12的情况下，指令输出部142向第1电源装置16输出第2电流指令值。在由输出目的地确定部140确定的第2输出装置为氢升压堆20的情况下，指令输出部142向第2电源装置90输出第2电流指令值。
第1电源装置16以第1电流指令值或第2电流指令值的电流流通的方式，调整向阳极电极36和阴极电极38施加的电压。其结果，在水电解堆12中，产生与第1电流指令值或第2电流指令值相当的量的氢气。
另一方面，第2电源装置90以第1电流指令值或第2电流指令值的电流流通的方式，调整向阳极电极86和阴极电极88施加的电压。其结果，在氢升压堆20中，对与第1电流指令值或第2电流指令值的量相当的氢气进行升压而生成高压氢气。
接着，说明水电解系统10的运行方法。图4是表示由控制装置130进行的控制处理的顺序的流程图。控制处理例如在控制装置130接受到水电解系统10的运行命令时开始。
在步骤S1中，输出目的地确定部140根据水电解堆12的膜电极结构体50的负载和氢升压堆20的膜电极结构体83的负载确定第1输出装置和第2输出装置。当确定了第1输出装置和第2输出装置时，控制处理转移至步骤S2。
在步骤S2中，第1指令生成部136生成规定的第1电流指令值。指令输出部142将由第1指令生成部136生成的第1电流指令值输出至与步骤S1中确定的第1输出装置连接的第1电源装置16或第2电源装置90。当第1电流指令值被输出至第1电源装置16或第2电源装置90时，控制处理转移至步骤S3。
在步骤S3中，第2指令生成部138定期地生成第2电流指令值。即，目标氢量确定部132确定气液分离器18内的目标氢气量(目标氢量)。另一方面，氢量推定部134开始气液分离器18内的氢气量(推定氢量)的推定。第2指令生成部138将推定氢量与目标氢量定期地比较，根据与该目标氢量的偏差生成第2电流指令值。
在每次由第2指令生成部138生成第2电流指令值时，指令输出部142将该第2电流指令值输出至与在步骤S1中确定的第2输出装置连接的第1电源装置16或第2电源装置90。指令输出部142持续输出第2电流指令值，直至控制装置130接受到水电解系统10的运行停止命令为止。当控制装置130接受到运行停止命令时，控制处理结束。
上述实施方式也可以如下述那样变形。
(变形例1)
图5是表示变形例1所涉及的水电解系统10的一部分的结构的图。在本变形例中，温度调节器152设置于气液分离器18。温度调节器152构成为能够调整气液分离器18内的温度。另外，在本变形例中，流量调整阀154设置于供水流路64。流量调整阀154构成为能够调整在供水流路64中流动的水的流量。
在本变形例中，控制装置130还具有温度控制部156和阀控制部158。温度控制部156对温度调节器152进行控制，将气液分离器18内的温度保持恒定。另外，阀控制部158对流量调整阀154进行控制，调整向气液分离器18供给的水的量，将气液分离器18内的水位HW保持恒定。
由于气液分离器18内的温度和水位HW被保持恒定，因此气液分离器18内的氢气量大致与由压力传感器122检测出的压力成比例。因此，氢量推定部134(图3)能够仅根据由压力传感器122检测出的压力推定气液分离器18内的氢气量。
(变形例2)
也可以代替温度传感器120、压力传感器122和水位传感器124，在气液分离器18内设置氢气传感器。在该情况下，氢量推定部134能够根据由氢气传感器检测出的氢气的浓度推定气液分离器18内的氢气量。
(变形例3)
输出目的地确定部140也可以根据水电解堆12的膜电极结构体50和氢升压堆20的膜电极结构体83的使用期间，确定第1输出装置和第2输出装置。
在该情况下，例如，输出目的地确定部140能够根据注册于存储器等存储部的膜电极结构体50的制造日和当前的日期，判定膜电极结构体50的负载是否大。同样，输出目的地确定部140能够根据注册于存储器等存储部的膜电极结构体83的制造日和当前的日期，判定膜电极结构体83的负载是否大。
以下记载能够根据以上记载掌握的发明和效果。
(1)本发明为一种水电解系统(10)，该水电解系统具有水电解堆(12)、气液分离器(18)和氢升压堆(20)，其中，所述水电解堆(12)具有由阳极电极(36)和阴极电极(38)夹持离子交换膜(34)的膜电极结构体(50)，用于对水进行电解；所述气液分离器(18)将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；所述氢升压堆(20)具有由阳极电极(86)和阴极电极(88)夹持质子交换膜(84)的膜电极结构体(83)，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压。水电解系统具有第1电源装置(16)、第2电源装置(90)和控制装置(130)，其中，所述第1电源装置(16)调整施加于所述水电解堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；所述第2电源装置(90)调整施加于所述氢升压堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使所述电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；所述控制装置(130)对所述第1电源装置和所述第2电源装置进行控制。所述控制装置具有第1指令生成部(136)、第2指令生成部(138)和指令输出部(142)，其中，所述第1指令生成部(136)生成恒定的所述电流指令值即第1电流指令值；所述第2指令生成部(138)根据所述气液分离器内的氢气量，生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值；所述指令输出部(142)向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值，向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
由此，能够使氢气的产生量和氢气的利用量中的一方恒定，并根据气液分离器内的氢气量来调整氢气的产生量和氢气的利用量中的另一方。其结果，即使水电解堆的跨流量根据环境温度等而变化，也能够抑制氢气的产生量和氢气的利用量之间出现不均衡。
(2)在本发明的水电解系统中，可以为，所述控制装置具有输出目的地确定部(140)，所述输出目的地确定部(140)将所述水电解堆和所述氢升压堆中的一方确定为输出所述第1电流指令值的第1输出装置，将所述水电解堆和所述氢升压堆中的另一方确定为输出所述第2电流指令值的第2输出装置，所述指令输出部将所述第1电流指令值输出至与所述第1输出装置连接的所述第1电源装置或所述第2电源装置，将所述第2电流指令值输出至与所述第2输出装置连接的所述第1电源装置或所述第2电源装置。由此，能够切换第1电流指令值和第2电流指令值的输出目的地。
(3)在本发明的水电解系统中，可以为，所述输出目的地确定部根据所述水电解堆的所述膜电极结构体的负载和所述氢升压堆的所述膜电极结构体的负载，确定所述第1输出装置和第2输出装置。由此，能够在负载大的膜电极结构体的阳极电极与阴极电极之间流通恒定电流。其结果，能够降低水电解堆和氢升压堆中负载相对大的膜电极结构体的劣化。
(4)在本发明的水电解系统中，可以为，所述输出目的地确定部根据第1偏差和第2偏差判定所述膜电极结构体的负载，其中，所述第1偏差是在所述水电解堆的所述阳极电极与所述阴极电极之间有第1电流流通时的电压值与第1设定电压值的偏差；所述第2偏差是在所述氢升压堆的所述阳极电极与所述阴极电极之间有第2电流流通时的电压值与第2设定电压值的偏差。由此，与根据膜电极结构体的使用年数等判定负载的情况相比，能够准确地捕获膜电极结构体的负载。
(5)在本发明的水电解系统中，可以为，具有对所述气液分离器的温度和压力中的至少一个进行测量的测量器(120、122)，所述第2指令生成部根据由所述测量器测量的所述温度和所述压力中的至少一个推定所述气液分离器内的氢气量。由此，能够抑制与气液分离器内的实际的氢气量的误差变大。
(6)在本发明的水电解系统中，可以为，所述第2指令生成部以使所述气液分离器内的氢气量接近目标氢气量的方式生成所述第2电流指令值。由此，即使环境温度等变化，也能够适当地调整气液分离器内的氢气量。
(7)本发明为一种水电解系统运行方法，该水电解系统具有水电解堆、气液分离器和氢升压堆，其中，所述水电解堆具有由阳极电极和阴极电极夹持离子交换膜的膜电极结构体，用于对水进行电解；所述气液分离器将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；所述氢升压堆具有由阳极电极和阴极电极夹持质子交换膜的膜电极结构体，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压。水电解系统运行方法包括第1输出步骤(S2)和第2输出步骤(S3)，其中，在所述第1输出步骤(S2)中，生成恒定的电流指令值即第1电流指令值，向与所述水电解堆连接的第1电源装置和与所述氢升压堆连接的第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值；在所述第2输出步骤(S3)中，根据所述气液分离器内的氢气量，生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值，向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
由此，能够使氢气的产生量和氢气的利用量中的一方恒定，并根据气液分离器内的氢气量来调整氢气的产生量和氢气的利用量中的另一方。其结果，即使水电解堆和氢升压堆中的至少一方的跨流量根据环境温度等而变化，也能够抑制氢气的产生量和氢气的利用量之间出现不均衡。
此外，本发明并不限于上述的内容，在不脱离本发明的主旨的范围内能够采用各种结构。

Claims (7)

1.一种水电解系统(10)，其具有水电解堆(12)、气液分离器(18)和氢升压堆(20)，其中，
所述水电解堆具有由阳极电极(36)和阴极电极(38)夹持离子交换膜(34)的膜电极结构体(50)，用于对水进行电解；
所述气液分离器将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；
所述氢升压堆具有由阳极电极(86)和阴极电极(88)夹持质子交换膜(84)的膜电极结构体(83)，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压，
其特征在于，
具有第1电源装置(16)、第2电源装置(90)和控制装置(130)，其中，
所述第1电源装置调整施加于所述水电解堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；
所述第2电源装置调整施加于所述氢升压堆的所述阳极电极和所述阴极电极的电压，以使所述电流指令值的电流在所述阳极电极与所述阴极电极之间流通；
所述控制装置对所述第1电源装置和所述第2电源装置进行控制，
所述控制装置具有第1指令生成部(136)、第2指令生成部(138)和指令输出部(142)，其中，
所述第1指令生成部生成恒定的所述电流指令值即第1电流指令值；
所述第2指令生成部根据所述气液分离器内的氢气量来生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值；
所述指令输出部向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值，且向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
2.根据权利要求1所述的水电解系统，其特征在于，
所述控制装置具有输出目的地确定部(140)，所述输出目的地确定部将所述水电解堆和所述氢升压堆中的一方确定为输出所述第1电流指令值的第1输出装置，且将所述水电解堆和所述氢升压堆中的另一方确定为输出所述第2电流指令值的第2输出装置，
所述指令输出部将所述第1电流指令值输出至与所述第1输出装置连接的所述第1电源装置或所述第2电源装置，且将所述第2电流指令值输出至与所述第2输出装置连接的所述第1电源装置或所述第2电源装置。
3.根据权利要求2所述的水电解系统，其特征在于，
所述输出目的地确定部根据所述水电解堆的所述膜电极结构体的负载和所述氢升压堆的所述膜电极结构体的负载，来确定所述第1输出装置和第2输出装置。
4.根据权利要求3所述的水电解系统，其特征在于，
所述输出目的地确定部根据第1偏差和第2偏差来判定所述膜电极结构体的负载，其中，所述第1偏差是指第1电流在所述水电解堆的所述阳极电极与所述阴极电极之间流通时的电压值与第1设定电压值的偏差；所述第2偏差是指第2电流在所述氢升压堆的所述阳极电极与所述阴极电极之间流通时的电压值与第2设定电压值的偏差。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的水电解系统，其特征在于，
具有对所述气液分离器的温度和压力中的至少一个进行测量的测量器(120、122)，
所述第2指令生成部根据由所述测量器测量的所述温度和所述压力中的至少一个来推定所述气液分离器内的氢气量。
6.根据权利要求5所述的水电解系统，其特征在于，
所述第2指令生成部以使所述气液分离器内的氢气量接近目标氢气量的方式来生成所述第2电流指令值。
7.一种水电解系统的运行方法，所述水电解系统具有水电解堆、气液分离器和氢升压堆，其中，所述水电解堆具有由阳极电极和阴极电极夹持离子交换膜的膜电极结构体，用于对水进行电解；所述气液分离器将通过由所述水电解堆对所述水进行电解所产生的氢气与所述水分离；所述氢升压堆具有由阳极电极和阴极电极夹持质子交换膜的膜电极结构体，用于对由所述气液分离器进行分离的所述氢气进行升压，
所述水电解系统的运行方法的特征在于，
包括第1输出步骤(S2)和第2输出步骤(S3)，其中，
在所述第1输出步骤中，生成恒定的电流指令值即第1电流指令值，且向与所述水电解堆连接的第1电源装置和与所述氢升压堆连接的第2电源装置中的一方输出所述第1电流指令值；
在所述第2输出步骤中，根据所述气液分离器内的氢气量来生成不恒定的所述电流指令值即第2电流指令值，且向所述第1电源装置和所述第2电源装置中的另一方输出所述第2电流指令值。
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