CN117120672A - 压缩装置和压缩装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种压缩装置，具备：通过对阳极和阴极之间施加电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的压缩机；调整被供给到所述阳极的含氢气体的露点的第1调整器；调整被供给到所述阳极的含氢气体的温度的第2调整器；以及基于被供给到所述阳极的含氢气体的压力，控制所述第1调整器和所述第2调整器中的至少一者的控制器。

Description

压缩装置和压缩装置的控制方法
技术领域
本公开涉及压缩装置和压缩装置的控制方法。
背景技术
近年来，作为全球变暖对策之一，利用由燃料电池发电的电力驱动电动机而行驶的无碳燃料电池车受到关注。但是，在燃料电池车的普及中，如何完善作为燃料的氢气供给的基础设施，并在全国范围内广泛地设置氢气站成为课题。特别是氢的精制压缩装置的大型化以及庞大的设置成本等，成为氢气站在全国展开的障碍。
因此，在即将到来的无碳的氢社会中，除了制造氢之外，还要求开发出能够高密度地储存氢气，并且能够以小容量且低成本进行输送或利用的技术。特别是，为了向燃料供给基础设施稳定地供给氢，提出了对高纯度的氢气进行精制和升压的各种方案。
燃料电池车等的燃料气体一般使用被压缩到几十MPa的高压氢气。该高压氢气例如可以通过水电解装置从水中利用电化学反应生成低压氢气后，利用机械式的压缩装置将氢压缩至高压而得到。
相对于此，在专利文献1和专利文献2中提出了电化学式的压缩装置，其通过将以氢为主要成分的低压的含氢气体供给到阳极，并且以电化学方式仅使氢透过电解质膜，从而能够在阴极中进行氢的精制和高压化。
在该方式中，为了对低压的含氢气体进行压缩，使用电解质膜，在电解质膜的两面分别设置阳极和阴极的电极催化剂层。另外，在各个电极催化剂层上分别配设有阳极供电体和阴极供电体。并且，通过由阳极隔板和阴极隔板来保持阳极供电体、阴极供电体和电解质膜的层叠体，构成电化学单元。再者，在阳极隔板上设有用于从外部向阳极供给低压的含氢气体，并且从阳极向外部导出剩余的含氢气体的流路。在阴极隔板上设有用于将在阴极被压缩了的高压的阴极气体(氢气)导出到外部的流路。
在此，专利文献1提出了以下方案：在电化学单元中压缩含氢气体时，如果由于水蒸气的冷凝热、电解质膜的电阻引起的IR损耗产生的发热而导致电池温度上升，则通过提高含氢气体的露点，能够在系统的起动时适当地进行电解质膜的加湿。
专利文献2提出了以下方案：在压缩装置的氢压缩运转中，适时地使阳极中的含氢气体或阴极中的阴极气体的相对湿度上升。具体而言，为了能够减轻由于氢压缩运转而存在于电化学单元内部的水分向外部流出所引起的电解质膜的含水率下降，间歇性地或基于电压增加等信号进行控制，使上述气体的相对湿度上升。
在先技术文献
专利文献1：日本特许第6765060号公报
专利文献2：日本特开2019-210205号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开中，作为一个例子，其课题在于提供一种与以往相比能够更适当地调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度的压缩装置和压缩装置的控制方法。
用于解决课题的手段
本公开的一个技术方案(aspect)的压缩装置，具备：通过对阳极和阴极之间施加电压，使供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的压缩机；调整被供给到所述阳极的含氢气体的露点的第1调整器；调整被供给到所述阳极的含氢气体的温度的第2调整器；以及基于被供给到所述阳极的含氢气体的压力，控制所述第1调整器和所述第2调整器中的至少一者的控制器。
本公开的一个技术方案的压缩装置的控制方法，具备通过对阳极和阴极之间施加电压，使供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的步骤，在所述步骤中，基于被供给到所述阳极的含氢气体的压力，控制被供给到所述阳极的含氢气体的露点和温度中的至少一者。
发明的效果
本公开的一个技术方案的和压缩装置的控制方法，与以往相比能够更适当地调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度。
附图说明
图1是表示实施方式的压缩装置的一个例子的图。
图2是表示电化学单元中的含氢气体中的氢和水(水蒸气)的流动的一个例子的图。
图3是表示考虑阳极入口处的含氢气体的压力的情况和不考虑的情况下的含氢气体的相对湿度的实测数据的一个例子的图。
图4是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例1A的流程图。
图5是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例1B的流程图。
图6是用于说明实施方式的实施例中的压缩装置的控制例3A的图。
图7是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例3A的流程图。
图8是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例3B的流程图。
具体实施方式
在利用电解质膜的电化学式的压缩机中，通过使阳极的氢(H2)质子化并移动到阴极，并使质子(H+)在阴极还原为氢(H2)，由此使氢高压化。此时，例如，当压缩机的阳极的含氢气体的相对湿度下降时，有可能引起电解质膜的干燥。于是，由于干燥，电解质膜的质子传导率下降，由此可能会导致电化学单元的扩散过电压上升。相反，当压缩机的阳极的含氢气体的相对湿度上升时，在阳极冷凝水的量增加，在阳极发生溢流，由此可能会使电化学单元的扩散过电压上升。因此，需要适当调整阳极气体的露点或温度，但仅通过监视阳极气体的露点或温度并调整这些值，不足以抑制干燥或溢流。
因此，本发明人等进行了深入研究，结果发现在压缩装置中，通过考虑阳极气体的压力来适当调整阳极气体的露点或温度，与以往相比能够减少干燥或溢流的发生。这是由于在压缩装置中，与燃料电池相比，阳极气体的供给压力变高，因此不能忽视阳极气体的压力对阳极气体的相对湿度的影响。另外，压缩装置与燃料电池相比，由于电化学电池的电流密度高，阳极气体的流量也随之变大。因此，在压缩装置中，阳极气体的供给压力比燃料电池大。
即、本公开的第1技术方案的压缩装置，具备：通过对阳极和阴极之间施加电压，使供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的压缩机；调整被供给到阳极的含氢气体的露点的第1调整器；调整被供给到阳极的含氢气体的温度的第2调整器；以及基于被供给到阳极的含氢气体的压力，控制第1调整器和第2调整器中的至少一者的控制器。
根据该结构，本技术方案的压缩装置与以往相比能够更适当地调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度。具体而言，在阳极中，如果含氢气体的压力发生变化，则含氢气体的相对湿度发生变化。例如，在对含氢气体赋予预定压力时，该压力越上升，含氢气体的相对湿度越低。因此，在不与该含氢气体的压力变化相对应地调整被供给到阳极的含氢气体的露点和温度的情况下，有时会发生干燥或溢流。
但是，本技术方案的压缩装置如上所述，通过基于被供给到阳极的含氢气体的压力来控制第1调整器和第2调整器中的至少一个，与不进行这样的控制的情况相比，能够适当地调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度。其结果，本技术方案的压缩装置与不进行本控制的情况相比，能够减少电解质膜的干燥或阳极的溢流的发生。
本公开的第2技术方案的压缩装置，在第1技术方案的压缩装置的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，控制器控制第1调整器，使被供给到阳极的含氢气体的露点上升。
随着被供给到阳极的含氢气体的压力上升，阳极入口处的含氢气体的露点上升，因此，与压力上升后的含氢气体的露点对应的饱和水蒸气压，比与压力上升前的含氢气体的露点对应的含氢气体的饱和水蒸气压高。
在此，阳极的含氢气体的相对湿度用水蒸气量相对于该温度的饱和水蒸气量之比来表示。由此，如以下的式(1)所示，考虑了被供给到阳极的含氢气体的压力P的阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh(％)，与不考虑该压力P的含氢气体的相对湿度Rh0(％)相比下降。
Rh＝Rh0×(P0/(P0+P))···(1)
式(1)中，P0为大气压(0.1013MPa)。另外，Rh0由以含氢气体的温度T0和露点T为变量的以下的通式(2)表示。
Rh0＝10.0(C/(B/T+1.0)-C/(B/T0+1.0))···(2)
式(2)中，C和B是预定的常数。
因此，在不考虑被供给到阳极的含氢气体的压力变化而控制用于向阳极供给的含氢气体的加湿状态的情况下，当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，阳极入口处的含氢气体的相对湿度下降。由此，有可能发生电解质膜的干燥。
但是，本技术方案的压缩装置，当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，通过使被供给到阳极的含氢气体的露点上升，能够降低电解质膜发生干燥的可能性。
本公开的第3技术方案的压缩装置，在第1或第2技术方案的压缩装置的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，控制器控制第2调整器，使被供给到阳极的含氢气体的温度下降。
如上所述，在不考虑被供给到阳极的含氢气体的压力变化而控制用于向阳极供给的含氢气体的加湿状态的情况下，如果阳极入口处的含氢气体的压力上升，则含氢气体的相对湿度下降。由此，有可能发生电解质膜的干燥。
但是，本技术方案的压缩装置，当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，通过使被供给到阳极的含氢气体的温度下降，能够降低电解质膜发生干燥的可能性。
本公开的第4技术方案的压缩装置，在第1～第3技术方案中任一方案的压缩装置的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，控制器控制第1调整器，使被供给到阳极的含氢气体的露点下降。
随着被供给到阳极的含氢气体的压力下降，阳极入口处的含氢气体的露点降低，因此，与压力下降后的含氢气体的露点对应的饱和水蒸气压，比与压力下降前的含氢气体的露点对应的含氢气体的饱和水蒸气压低。
在此，阳极的含氢气体的相对湿度用水蒸气量相对于该温度的饱和水蒸气量之比来表示。因此，在不考虑被供给到阳极的含氢气体的压力变化而控制用于向阳极供给的含氢气体的加湿状态的情况下，当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，阳极入口处的含氢气体的相对湿度上升。该情况下，例如，阳极出口的含氢气体的相对湿度比阳极入口高，所以在阳极入口含氢气体的相对湿度越高，在阳极出口越容易发生溢流。
但是，本技术方案的压缩装置，当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，通过使被供给到阳极的含氢气体的露点下降，能够降低在阳极出口发生溢流的可能性。
本公开的第5技术方案的压缩装置，在第1～第4技术方案中任一方案的压缩装置的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，控制器控制第2调整器，使被供给到阳极的含氢气体的温度上升。
如上所述，在不考虑被供给到阳极的含氢气体的压力变化而控制用于向阳极供给的含氢气体的加湿状态的情况下，当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，阳极入口处的含氢气体的相对湿度上升。该情况下，例如，阳极出口的含氢气体的相对湿度比阳极入口高，所以在阳极入口含氢气体的相对湿度越高，在阳极出口越容易发生溢流。
但是，本技术方案的压缩装置，当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，通过使被供给到阳极的含氢气体的温度上升，能够降低在阳极出口发生溢流的可能性。
本公开的第6技术方案的压缩装置的控制方法，具备通过对阳极和阴极之间施加电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的步骤，在该步骤中，基于被供给到阳极的含氢气体的压力，控制被供给到阳极的含氢气体的露点和温度中的至少一者。
由此，本技术方案的压缩装置的控制方法，与以往相比能够适当地调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度。另外，本技术方案的压缩装置的控制方法所起到的作用效果的详细内容与第1技术方案的压缩装置所起到的作用效果相同，因此省略说明。
本公开的第7技术方案的压缩装置的控制方法，在第6技术方案的压缩装置的控制方法的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力上升时，使被供给到阳极的含氢气体的露点上升。
本技术方案的压缩装置的控制方法所起到的作用效果与第2技术方案的压缩装置所起到的作用效果相同，因此省略说明。
本公开的第8技术方案的压缩装置的控制方法，在第6或第7技术方案的压缩装置的控制方法的基础上可以设为：当被供给到所述阳极的含氢气体的压力上升时，使被供给到阳极的含氢气体的温度下降。
本技术方案的压缩装置的控制方法所起到的作用效果与第3技术方案的压缩装置所起到的作用效果相同，因此省略说明。
本公开的第9技术方案的压缩装置的控制方法，在第6～第8技术方案中任一方案的压缩装置的控制方法的基础上可以设为：当被供给到所述阳极的含氢气体的压力下降时，使被供给到所述阳极的含氢气体的露点下降。
本技术方案的压缩装置的控制方法所起到的作用效果与第4技术方案的压缩装置所起到的作用效果相同，因此省略说明。
本公开的第10技术方案的压缩装置的控制方法，在第6～第9技术方案中任一方案的压缩装置的控制方法的基础上可以设为：当被供给到阳极的含氢气体的压力下降时，使被供给到阳极的含氢气体的温度上升。
本技术方案的压缩装置的控制方法所起到的作用效果与第5技术方案的压缩装置所起到的作用效果相同，因此省略说明。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，以下说明的实施方式均表示上述各技术方案的一个例子。因此，以下所示的形状、材料、构成要素、以及构成要素的配置位置和连接方式等只不过是一个例子，只要没有记载在权利要求中，就不限定上述各技术方案。另外，在以下的构成要素中，对于没有记载在表示上述各技术方案的最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，附图中有时省略对标有相同符号的部分的说明。为了便于理解，附图中示意性地示出了各个构成要素，有时形状和尺寸比例等并不是准确的表示。
(实施方式)
在以下的实施方式中，作为上述压缩机的一个例子，对电化学式氢泵的结构和工作进行说明。
[装置结构]
图1是表示实施方式的压缩装置的一个例子的图。
图1所示的例子中，压缩装置200具备电化学式氢泵100。电化学式氢泵100的电化学单元具备电解质膜10、阳极AN和阴极CA。电化学式氢泵100也可以具备将多个这样的电化学单元层叠而成的电池堆(stack)。
在此，电化学式氢泵100是通过对阳极AN与阴极CA之间施加电压，使被供给到阳极AN的含氢气体中的氢经由电解质膜10移动到阴极CA并且进行压缩的装置。
作为上述含氢气体，可以使用由未图示的水电解装置生成的氢气，也可以使用由未图示的改性器(重整器)生成的改性气体(重整气体)。
再者，关于电池堆的详细情况以及用于施加上述电压的电压施加器的详细情况，将在后面进行说明。
阳极AN设置在电解质膜10的一个主面上。阳极AN是包含阳极催化剂层和阳极供电体的电极。阴极CA设置在电解质膜10的另一个主面上。阴极CA是包含阴极催化剂层和阴极供电体的电极。由此，电解质膜10以分别与阳极催化剂层和阴极催化剂层接触的方式被阳极AN和阴极CA夹持。
电解质膜10只要是具备质子传导性的膜，可以是任何结构。例如，作为电解质膜10，可举出氟系高分子电解质膜、烃系电解质膜等。具体而言，作为电解质膜10，例如可以使用Nafion(注册商标，杜邦公司制)、Aciplex(注册商标，旭化成株式会社制)等，但并不限定于这些。
阳极催化剂层设置在电解质膜10的一个主面上。阳极催化剂层包含能够以分散状态担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
阴极催化剂层设置在电解质膜10的另一个主面上。阴极催化剂层包含能够以分散状态担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
关于阴极催化剂层和阳极催化剂层，作为催化剂的调制方法，可举出各种方法，没有特别限定。例如，作为碳系粉末，可举出石墨、碳黑、具有导电性的活性炭等的粉末。对于在碳载体上担载铂或其他催化剂金属的方法没有特别限定。例如，可以采用粉末混合或液相混合等方法。作为后者的液相混合，例如可举出使碳等载体分散在催化剂成分胶体液中进行吸附的方法等。对于铂等催化剂金属在碳载体上的担载状态没有特别限定。例如，也可以将催化剂金属微粒化，高分散地担载于载体上。
阴极供电体设置在阴极催化剂层上。阴极供电体由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阴极供电体优选具备能够适当地追随在电化学式氢泵100工作时因阴极CA与阳极AN之间的压差而产生的构成部件的位移、变形的弹性。作为阴极供电体的基材，例如可以使用碳纤维烧结体等，但不限定于此。
阳极供电体设置在阳极催化剂层上。阳极供电体由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阳极供电体优选具备在电化学式氢泵100工作时能够承受由上述压差产生的电解质膜10的按压的程度的刚性。作为阳极供电体的基材，例如可以使用碳粒子烧结体、由铂等贵金属涂布的钛粒子烧结体等，但不限定于这些。
在此，虽然在图1中未示出，但可适当设置在电化学式氢泵100的氢压缩工作中所需的部件和设备。
例如，一对阳极隔板和阴极隔板可以分别从外侧夹着阳极AN和阴极CA。该情况下，与阳极AN接触的阳极隔板是用于向阳极AN供给含氢气体，并且从阳极AN导出剩余的含氢气体的导电性的板状部件。该板状部件具备供含氢气体流动的蜿蜒状的气体流路(以下称为蛇形流路)。与阴极CA接触的阴极隔板是用于从阴极CA导出氢的导电性的板状部件。该板状部件具备供从阴极CA导出的氢流动的气体流路。
另外，在电化学式氢泵100中，通常为了不使高压的氢向外部泄漏，从电化学单元的两侧设置垫片等密封材料，与电化学式氢泵100的电化学单元一体化地预先组装。而且，在该电化学单元的外侧配置有上述的阳极隔板和阴极隔板，该阳极隔板和阴极隔板用于将该电化学单元机械地固定，并且将相邻的电化学单元之间相互串联电连接。
一般的层叠结构是，将电化学单元与阳极隔板和阴极隔板交替重叠，层叠10～200个左右电化学单元，隔着集电板和绝缘板用端板夹持该层叠体(电池堆)，并用连接杆紧固两端板。再者，该情况下，为了向各阳极隔板的蛇形流路供给适量的含氢气体，需要构成为：在各阳极隔板中，从适当的管路分支出槽状的分支路径，这些分支路径的下游端与各阳极隔板的蛇形流路连结。将这样的管路称为歧管，该歧管例如由设置在构成电池堆的各部件的适当位置上的贯通孔的连接而构成。
另外，电化学式氢泵100具备对阳极AN和阴极CA之间施加电压的电压施加器。电压施加器只要能够对阳极AN和阴极CA之间施加电压，可以是任意结构。具体而言，电压施加器的高电位侧端子与阳极AN连接，电压施加器的低电位侧端子与阴极CA连接。作为电压施加器，例如可举出DC/DC转换器、AC/DC转换器等。DC/DC转换器在电压施加器与太阳能电池、燃料电池、蓄电池等直流电源连接的情况下使用。AC/DC转换器在电压施加器与商用电源等交流电源连接的情况下使用。另外，电压施加器例如可以是对施加于阳极AN与阴极CA之间的电压、在阳极AN与阴极CA之间流动的电流进行调整，以使得向电化学式氢泵100的电化学单元供给的电力成为预定的设定值的电力型电源。
再者，以上未图示的部件和设备只是例示，不限定于本例。
在此，在电化学式氢泵100中，通常电解质膜10在湿润状态下显示出所希望的质子传导性。因此，为了将电化学式氢泵100的氢压缩工作的效率维持在所希望的值，需要将电解质膜10保持在湿润状态。因此，一直以来大多将高温和高湿度的含氢气体供给到电化学式氢泵100的阳极AN。
因此，如图1所示，本实施方式的压缩装置200具备第1调整器21、第2调整器22和控制器50。
第1调整器21是调整被供给到阳极AN的含氢气体的露点的装置。第1调整器21只要能够调整这样的含氢气体的露点，可以是任意结构。
作为第1调整器21，例如可以使用将含氢气体加湿的加湿器。作为加湿器，例如可以举出鼓泡器结构的加湿器，但不限定于此。
在第1调整器21是鼓泡器结构的加湿器的情况下，第1调整器21中的含氢气体的加湿量可以通过鼓泡罐内的温水温度来调整。即、从鼓泡罐内的温水中通过的含氢气体的露点变得与温水的温度大致相等。另外，含氢气体的加湿量也可以通过绕过鼓泡罐的含氢气体量来调整。
如图1所示，第1调整器21设置于含氢气体的供给路径。该情况下，含氢气体的供给路径的下游端，只要是与电化学式氢泵100的阳极AN连通的部位，则可以与任意部位连接。在电化学式氢泵100具备上述电池堆的情况下，含氢气体的供给路径的下游端可以与含氢气体导入用的歧管连通。
另外，含氢气体的供给路径的上游端，例如可以与含氢气体的供给源(未图示)连接。再者，作为含氢气体的供给源，可以举出能够通过水电解而生成高湿度状态的含氢气体的水电解装置、能够通过烃化合物的改性反应而生成高湿度状态的含氢气体的改性器等，但不限定于此。
第2调整器22是调整被供给到阳极AN的含氢气体的温度的装置。第2调整器22只要能够调整这样的含氢气体的温度，可以是任意结构。
作为第2调整器22，例如可以使用设置在含氢气体的供给路径的温度调整器、在电化学式氢泵100内调整被供给到阳极AN之前的含氢气体的温度的温度调整器、调整在蛇形流路中流动的含氢气体的温度的温度调整器等。这些温度调整器既可以是加热器，也可以是冷却器。加热器例如可以是用于加热含氢气体的电加热器，可以具备供能够与含氢气体热交换的加热用热介质流动的流路。冷却器例如可以具备供能够与含氢气体热交换的冷却用热介质流动的流路。
控制器50基于被供给到阳极AN的含氢气体的压力，控制第1调整器21和第2调整器22中的至少一者。
在此，被供给到阳极AN的含氢气体的压力由适当的检测器(未图示)检测。该检测器可以是直接检测含氢气体的压力的检测器，也可以是间接检测含氢气体的压力的检测器。作为前者的检测器，例如可以例示压力计。作为后者的检测器，例如可以例示检测含氢气体的流量的流量计。
控制器50例如具备运算电路(未图示)和存储电路(未图示)。作为运算电路，例如可举出MPU、CPU等。作为存储电路，例如可举出存储器等。控制器50可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作进行分散控制的多个控制器构成。
如上所述，本实施方式的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，与以往相比能够更适当地调整被供给到阳极AN的含氢气体的相对湿度。具体而言，在阳极AN，当含氢气体的压力变化时，含氢气体的相对湿度变化。例如，对含氢气体赋予预定压力时，该压力越上升，含氢气体的相对湿度越低。因此，在不进行与该含氢气体的压力变化相对应的、被供给到阳极AN的含氢气体的露点和温度的调整的情况下，有时会发生干燥或溢流。
但是，本实施方式的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，如上所述，通过基于被供给到阳极AN的含氢气体的压力来控制第1调整器21和第2调整器22中的至少一者，与不进行这样的控制的情况相比，能够适当地调整被供给到阳极AN的含氢气体的相对湿度。其结果，本实施方式的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，与不进行本控制的情况相比，能够减少电解质膜10的干燥或在阳极AN的溢流的发生。
(实施例)
在电化学式氢泵100的电化学单元中的含氢气体的相对湿度上升的情况下，在电化学单元的阳极内有可能发生水的冷凝。于是，由于冷凝水引起在阳极AN发生溢流，有可能因氢扩散性降低而导致扩散过电压上升。
相反，电化学式氢泵100的电化学单元中的含氢气体的相对湿度越低，越难以维持确保高质子传导率所需的电解质膜10的湿润状态。于是，有可能发生电解质膜10的干燥。例如，在电解质膜10的单体试验中，确认了当含氢气体的相对湿度低于约55％时，电阻增加。
如上所述，从抑制阳极AN中的溢流和电解质膜10的干燥的观点来看，重要的是适当地调整被供给到阳极AN的含氢气体的相对湿度。
因此，进行了用于适当地维持电化学式氢泵100的阳极AN中的含氢气体的相对湿度的实机验证实验，并对其实验结果进行了考察。
首先，作为一个例子，参照图2，对于在电化学单元中相对湿度为100％或接近100％的状态(完全加湿)的含氢气体被供给到阳极AN的情况下，使在设置于阳极隔板12的蛇形流路中流动的含氢气体中的氢，在氢利用率约为80％程度下通过电化学反应从阳极AN向阴极CA移动时的氢和水(水蒸气)的流动进行说明。
但图2中为了简化附图，省略了歧管、密封部件和气体流路等的图示。
当向电化学式氢泵100的阳极AN供给含氢气体，并且向电化学式氢泵100供给电压施加器的电力时，在电化学式氢泵100的阳极催化剂层14中，通过氧化反应使氢分子分离成氢离子(质子)和电子(式(3))。质子在电解质膜10内传导而移动到阴极催化剂层16。电子通过电压施加器移动到阴极CA的阴极催化剂层16。然后，在阴极催化剂层16中，通过还原反应再次生成氢分子(式(4))。
阳极：H2(低压)→2H++2e- ···(3)
阴极：2H++2e-→H2(高压) ···(4)
这样，在电化学式氢泵100中，通过对阳极AN与阴极CA之间施加电压，含氢气体中约80％的氢从阳极AN移动到阴极CA，由此在阴极CA的阴极供电体15进行压缩氢的工作(氢压缩动作)。并且，含氢气体中的氢之中通过了阳极供电体13和蛇形流路的剩余的约20％作为废气从阳极AN导出，然后返回到阳极AN，由此进行再循环。
由阴极供电体15压缩的氢(压缩氢)适时地通过设置在阴极隔板11的气体流路而排出到外部。再者，由于压缩氢的露点与其压力成比例地上升，因此如图2所示，该压缩氢中的大部分水分成为液体状态。
[实验]
在以下的使用实机进行的实验中，如图1所示，在含氢气体的供给路径中流动的含氢气体由第1调整器21以加湿量成为预定值的方式调整露点。另外，被供给到阳极AN的含氢气体由第2调整器22将温度调整成为预定值。
＜实验的内容和结果＞
如下所述，关于将阳极入口处的含氢气体的温度进行了变更的情况下的电化学单元的扩散过电压的影响，使用实机进行了实验验证。
首先，将含氢气体的露点、流量和温度、电化学单元的电流密度、以及压缩装置200的氢压缩工作设定为以下的值。
再者，以下的电流(电流密度：2.5A/cm2)是设想电化学式氢泵100的额定运转的值，与该电流密度相配合地确定了含氢气体流量。
·含氢气体的露点：48℃
·含氢气体流量(阳极入口)：6.54NL/分钟；70kPa(表压)
·含氢气体温度(阳极入口)：51℃
·电流密度：2.5A/cm2
·氢压缩工作：在阴极CA将含氢气体中的约80％的氢压缩至1.0MPa(表压)
该情况下，含氢气体随着在阳极供电体13和蛇形流路中流动，含氢气体中的氢依次向阴极CA移动。并且，最终在阳极AN的出口，含氢气体中的约20％的氢作为废气被导出。也就是说，投入到阳极AN的含氢气体中的氢量，从阳极入口向阳极出口，从100％依次减少到约20％。
与此相对，含氢气体中的水分量由因氢伴随现象而从阳极AN移动到阴极CA的水量、和因阴极CA与阳极之间的压差而从阴极CA移动到阳极AN的水量的平衡而确定。这样，电化学单元内的水分布受到在阳极AN与阴极CA之间流动的电流、压缩氢的压力等影响。
再者，利用实机对电化学单元内的水分布进行了实测，如图2所示，含氢气体中的水分(水蒸气和液态水)的约62％被分配成向阴极CA移动，含氢气体中的水分(水蒸气)的约38％被分配成从阳极AN的出口导出。另外，图2的含氢气体中的水分的分配比例，即使在电化学式氢泵100的工作稳定的最小电流(电流密度：1.0A/cm2)的情况下也是相同的。
在此，实测了以上条件下的电化学单元的扩散过电压，确认了扩散过电压上升。
接着，使阳极入口处的含氢气体的温度从51℃降低至49℃。另外，其他条件与上述相同。这样，确认了电化学单元的扩散过电压上升得到抑制。
然后，将被供给到阳极AN的含氢气体的温度和露点固定在同一条件，并且将含氢气体中的氢在阴极CA压缩至40.0MPa的情况下，使阳极入口处的含氢气体的压力依次上升至100kPa、200kPa。这样，即使在阴极CA压缩至40.0MPa的情况下，也确认了随着阳极入口处的含氢气体的压力的上升，电化学单元的扩散过电压的上升。
再者，以上的验证实验只是例示，并不限定于本例。
＜实验结果的考察＞
在阳极入口处的含氢气体的温度为51℃的情况下，尽管被供给到阳极AN的含氢气体满足不会导致电解质膜10的扩散过电压上升的期望的加湿条件，但如上所述，观察到电解质膜10的扩散过电压上升。
本公开人认为该扩散过电压上升是由电解质膜10的干燥引起的现象。本公开人对电解质膜10的干燥的原因进行了深入研究，结果推测被供给到阳极AN的含氢气体的压力通过引起阳极入口处的含氢气体的相对湿度的变化而参与电解质膜10的干燥。
即、随着被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升，阳极入口处的含氢气体的露点上升，因此与压力上升后的含氢气体的露点对应的饱和水蒸气压，比与压力上升前的含氢气体的露点对应的含氢气体的饱和水蒸气压高。在此，阳极AN的含氢气体的相对湿度由水蒸气量相对于该温度的饱和水蒸气压之比表示。由此，如以下的式(1)所示，考虑了被供给到阳极AN的含氢气体的压力P的阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh(％)，与不考虑该压力P的含氢气体的相对湿度Rh0(％)相比降低。
Rh＝Rh0×(P0/(P0+P))···(1)
式(1)中，P0为大气压(0.1013MPa)。另外，Rh0由以含氢气体的温度T0和露点T为变量的以下的通式(2)表示。
Rh0＝10.0(C/(B/T+1.0)-C/(B/T0+1.0))···(2)
式(2)中，C和B是预定的常数。
将含氢气体的露点、流量和温度、电化学单元的流量密度、以及压缩装置200的氢压缩工作设定为以下的条件，并且对考虑了阳极入口处的含氢气体的压力P(P＝70kPa)的情况和不考虑该压力的情况下的含氢气体的相对湿度进行估算，后者的相对湿度Rh0为86％，前者的相对湿度Rh为51％。
·含氢气体的露点：48℃
·含氢气体流量(阳极入口)：6.54NL/分钟；70kPa(表压)
·含氢气体温度(阳极入口)：51℃
·电流密度：2.5A/cm2
·氢压缩工作：在阴极CA将含氢气体中的约80％的氢压缩至1.0MPa(表压)
接着，仅使上述设定条件中的阳极入口处的含氢气体的温度从51℃降低至49℃，在此对考虑了阳极入口处的含氢气体的压力P(P＝70kPa)的情况下的含氢气体的相对湿度Rh再次进行估算，相对湿度Rh为56％。
图3是表示考虑了阳极入口处的含氢气体的压力的情况和不考虑该压力的情况下的含氢气体的相对湿度的实测数据的一个例子。图3的横轴表示阳极入口处的含氢气体的压力P(表压)，纵轴表示阳极入口处的含氢气体的相对湿度。在图3中，示出了在将气体体积、被供给到阳极AN的含氢气体的温度(50℃)和露点(49℃)保持恒定的状态下，仅使阳极入口处的含氢气体的压力P变化时，实测从阳极出口排出的含氢气体中的水分量而得到的含氢气体的相对湿度Rh的数据(实线)。另外，图3中一并示出了不考虑阳极入口处的含氢气体的压力P的、含氢气体的相对湿度Rh0的数据(细的虚线)。
如图3所示，可知考虑阳极入口处的含氢气体的压力P时的含氢气体的相对湿度Rh，随着该压力P的上升，饱和水蒸气压力上升，该相对湿度Rh下降，确认了在阳极入口处的含氢气体的压力P约为70kPa附近，该相对湿度Rh低于55％。
以上的验证实验结果，是证明被供给到阳极AN的含氢气体的压力通过引起阳极入口处的含氢气体的相对湿度的变化而参与电解质膜10的干燥这一推测的数据。即、能够理解如果含氢气体的相对湿度低于约55％，则考虑电阻增加的电解质膜10的单体试验时，上述实机的电化学单元的扩散过电压的变化、基于上述式(1)和式(2)的含氢气体的相对湿度Rh的计算结果、以及上述实机的含氢气体的相对湿度Rh的变化(图3)之间不相互矛盾。
(控制例1)
＜控制例1A＞
本例的压缩装置200，当被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升时，控制器50控制第2调整器22使被供给到阳极AN的含氢气体的温度下降。例如，在第2调整器22为利用热介质的温度调整器的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升，则控制器50可以控制该温度调整器，使在与含氢气体之间进行热交换的热介质温度下降。
相反地，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降，则控制器50控制第2调整器22使被供给到阳极AN的含氢气体的温度上升。
例如，在第2调整器22为利用热介质的温度调整器的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降，则控制器50可以控制该温度调整器，使在与含氢气体之间进行热交换的热介质温度上升。
图4是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例1A的流程图。
以下的工作例如可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但是，并不是必须利用控制器50进行以下的工作。也可以由操作员进行其中一部分工作。在以下的例子中，对通过控制器50控制工作的情况进行说明。
首先，当相对湿度Rh在适当湿度范围内的含氢气体被供给到阳极AN时(步骤S1)，在步骤S2中判定含氢气体的压力是否发生了变化。
在步骤S2中，含氢气体的压力没有变化的情况下，适时地再次执行步骤S1之后的工作。
在步骤S2中，含氢气体的压力发生变化的情况下，在步骤S3中，与含氢气体的压力变化的大小相对应地控制含氢气体的温度。
通过上述流程，例如在步骤S2中含氢气体的压力上升的情况下，在步骤S3中，执行与含氢气体的压力的上升值相对应地使含氢气体的温度下降的控制。作为一个例子，如果含氢气体的压力上升约20kPa左右，可以使含氢气体的温度下降约2℃左右。
相反地，在步骤S2中含氢气体的压力下降的情况下，在步骤S3中，执行与含氢气体的压力的下降值相对应地使含氢气体的温度上升的控制。作为一个例子，如果含氢气体的压力下降约20kPa左右，可以使含氢气体的温度上升约2℃左右。
在不考虑被供给到阳极AN的含氢气体的压力变化，对用于向阳极AN供给的含氢气体的加湿状态进行控制的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升，则阳极入口处的含氢气体的相对湿度下降。由此，有可能发生电解质膜10的干燥。
但是，本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，当被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升时，通过使被供给到阳极AN的含氢气体的温度下降，能够减少电解质膜10的干燥发生的可能性。
另外，在不考虑被供给到阳极AN的含氢气体的压力变化，对用于向阳极AN供给的含氢气体的加湿状态进行控制的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降，则阳极入口处的含氢气体的相对湿度上升。该情况下，例如阳极出口与阳极入口相比，含氢气体的相对湿度高，因此随着在阳极入口含氢气体的相对湿度越高，在阳极出口越容易发生溢流。
但是，本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，通过当被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降时，使被供给到阳极AN的含氢气体的温度上升，能够减少在阳极出口发生溢流的可能性。
＜控制例1B＞
本例的压缩装置200，当被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升时，控制器50控制第1调整器21使被供给到阳极AN的含氢气体的露点上升。例如，在第1调整器21是鼓泡器结构的加湿器的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升，则控制器50可以控制该加湿器使鼓泡罐内的温水温度上升。
相反地，当被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降时，控制器50控制第1调整器21使被供给到阳极AN的含氢气体的露点下降。例如，在第1调整器21是鼓泡器结构的加湿器的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降，则控制器50可以控制该加湿器，使鼓泡罐内的温水温度下降。
图5是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例1B的流程图。
以下的工作例如可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但是，并不是必须利用控制器50进行以下的工作。也可以由操作员进行其中一部分工作。在以下的例子中，对通过控制器50控制工作的情况进行说明。
首先，当相对湿度Rh在适当湿度范围内的含氢气体被供给到阳极AN时(步骤S1)，在步骤S2中，判定含氢气体的压力是否发生了变化。
在步骤S2中，含氢气体的压力没有变化的情况下，适时地再次执行步骤S1之后的工作。
在步骤S2中，含氢气体的压力发生变化的情况下，在步骤S3中，与含氢气体的压力变化的大小相对应地控制含氢气体的露点。
通过上述流程，例如在步骤S2中含氢气体的压力上升的情况下，在步骤S3中，执行与含氢气体的压力的上升值相对应地使含氢气体的露点上升的控制。作为一个例子，如果含氢气体的压力上升约20kPa左右，可以使含氢气体的露点上升约2℃左右。
相反地，在步骤S2中含氢气体的压力下降的情况下，在步骤S3中，执行与含氢气体的压力的下降值相对应地使含氢气体的露点下降的控制。作为一个例子，如果含氢气体的压力下降约20kPa左右，可以使含氢气体的露点下降约2℃左右。
在不考虑被供给到阳极AN的含氢气体的压力变化，对用于向阳极AN供给的含氢气体的加湿状态进行控制的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升，则阳极入口处的含氢气体的相对湿度下降。由此，有可能发生电解质膜10的干燥。
但是，本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，当被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升时，通过使被供给到阳极AN的含氢气体的露点上升，能够减少电解质膜10的干燥发生的可能性。
另外，在不考虑被供给到阳极AN的含氢气体的压力变化，对用于向阳极AN供给的含氢气体的加湿状态进行控制的情况下，如果被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降，则阳极入口处的含氢气体的相对湿度上升。该情况下，例如阳极出口与阳极入口相比，含氢气体的相对湿度高，因此随着在阳极入口含氢气体的相对湿度越高，在阳极出口越容易发生溢流。
但是，本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，通过当被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降时，使被供给到阳极AN的含氢气体的露点下降，能够减少在阳极出口发生溢流的可能性。
(控制例2)
以下的表1中示出用于执行实施方式的实施例中的压缩装置200的控制例2的表格。表1预先存储于控制器50的存储电路中。
以下的工作例如可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取表1来进行。但是，并不是必须利用控制器50进行以下的工作。也可以由操作员进行其中一部分工作。在以下的例子中，对通过控制器50控制工作的情况进行说明。
表1(a)中示出了在阳极入口处的含氢气体的温度T0为48.0℃的情况下，阳极入口处的含氢气体的压力P分别为0.01(MPa)、0.03(MPa)、0.05(MPa)、0.07(MPa)和0.09(MPa)时的、与阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh的适当湿度范围(上限U＝60％、下限D＝52％)相对应的含氢气体的露点T的预定范围(以下称为适当温度范围)。
表1(b)中示出了在阳极入口处的含氢气体的温度T0为51.0℃的情况下，阳极入口处的含氢气体的压力P分别为0.01(MPa)、0.03(MPa)、0.05(MPa)、0.07(MPa)和0.09(MPa)时的、与阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh的适当湿度范围(上限U＝60％、下限D＝52％)相对应的含氢气体的露点T的适当温度范围。
表1(c)中示出了在阳极入口处的含氢气体的温度T0为54.0℃的情况下，阳极入口处的含氢气体的压力P分别为0.01(MPa)、0.03(MPa)、0.05(MPa)、0.07(MPa)和0.09(MPa)时的、与阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh的适当湿度范围(上限U＝60％、下限D＝52％)相对应的含氢气体的露点T的适当温度范围。
如表1所示，在阳极入口处的含氢气体的温度T0分别为48.0℃、51.0℃和54.0℃的情况下，随着阳极入口处的含氢气体的压力P上升，阳极入口处的含氢气体的露点T的适当温度范围的上下限向变大的方向移动。作为一个例子，在阳极入口处的含氢气体的温度T0为48.0℃的情况下，如果阳极入口处的含氢气体的压力P为0.01(MPa)，则阳极入口处的含氢气体的露点T的适当温度范围在37.3℃～40.0℃的低温度范围内，如果阳极入口处的含氢气体的压力P上升至0.09(MPa)，则阳极入口处的含氢气体的露点T的适当温度范围在47.6℃～48.0℃的高温度范围内。
由此，本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法中，与阳极入口处的含氢气体的压力P相对应地，基于表1控制含氢气体的露点T。例如，可以与阳极入口处的含氢气体的压力P的上升相对应地，使含氢气体的露点T上升成为表1的适当温度范围内。
另外，可以基于表1，与阳极入口处的含氢气体的压力P相对应地，控制阳极入口处的含氢气体的温度T0。例如，可以与阳极入口处的含氢气体的压力P的上升相对应地，使阳极入口处的含氢气体的温度T0下降。作为一个例子，在阳极入口处的含氢气体的露点T约为44℃的情况下，当阳极入口处的含氢气体的压力P上升至0.01(MPa)、0.03(MPa)和0.05(MPa)时，使阳极入口处的含氢气体的温度T0降低至54.0℃、51.0℃和48.0℃。
另外，以上的控制器50的控制内容只是例示，并不限定于本例。例如，阳极入口处的含氢气体的温度T0可以包括比表1的温度(48.0℃)低的温度带，也可以包括比表1的温度(54.0℃)高的温度带。另外，阳极入口处的含氢气体的温度T0可以比表1的温度区间(3℃)更粗，也可以更细。
另外，关于本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法发挥的作用效果，可以通过参考在控制例1A和控制例1B中记载的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，除了上述特征以外，可以与实施方式相同。
(控制例3)
＜控制例3A＞
本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与在控制例1A中说明的内容相同。
在图6中，示出将含氢气体的露点和流量、电化学单元的电流密度以及压缩装置200的氢压缩工作设定为以下的值时，通过将阳极入口处的含氢气体的温度从51℃变更为49℃，如箭头所示，阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh从适当湿度范围外被控制为高于适当温度范围的下限D的例子。另外，虽然省略了图示，但图4的实线所示的阳极出口处的含氢气体的相对湿度Rh，由于阳极出口处的含氢气体的压力比阳极入口处的含氢气体的压力低，因此该相对湿度Rh约为70％左右。该相对湿度(约70％)是不发生电解质膜10的干燥也不在阳极AN发生溢流的条件。
·含氢气体的露点：48℃
·含氢气体流量(阳极入口)：6.54NL/分钟；70kPa(表压)
·含氢气体温度(阳极入口)：51℃→49℃
·电流密度：2.5A/cm2
·氢压缩工作：在阴极CA将含氢气体中的约80％的氢压缩至1.0MPa(表压)
图7是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例3A的流程图。
以下的工作例如可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但是，并不是必须利用控制器50进行以下的工作。也可以由操作员进行其中一部分工作。在以下的例子中，对通过控制器50控制工作的情况进行说明。
在上述氢压缩工作的适当时机，在步骤S11中，检测阳极入口处的含氢气体的温度。再者，含氢气体的温度可以用适当的温度计检测。
接着，在步骤S12中，检测阳极入口处的含氢气体的压力。再者，含氢气体的压力可以用适当的压力计或流量计检测。
然后，在步骤S13中，检测阳极入口处的含氢气体的露点。再者，含氢气体的露点可以用适当的露点计检测。
接着，在步骤S14中，导出阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh。再者，该相对湿度Rh，在已知步骤S11的含氢气体的温度、步骤S12的含氢气体的压力、以及步骤S13的含氢气体的露点时，利用上述式(1)和式(2)计算。
然后，在步骤S15中，判定阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh是否在适当湿度范围内。再者，作为该相对湿度Rh的适当湿度范围，例如可以将适当湿度范围的上限U设定为约60％，并且将适当湿度范围的下限D设定为约52％。但这些上限U和下限D只是例示，并不限定于本例。
在步骤S15中，阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh在适当湿度范围内的情况下，适时地再次执行步骤S11之后的工作。
在步骤S15中，阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh不在适当湿度范围内的情况下，在步骤S16中，控制被供给到阳极AN的含氢气体的温度，使阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh成为适当湿度范围内。再者，被供给到阳极AN的含氢气体的温度的控制由上述第2调整器22进行。然后，适时地再次执行步骤S11之后的工作。
通过上述流程，例如在步骤S15中被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升而使相对湿度Rh成为适当湿度范围外的情况下，在步骤S16中执行使被供给到阳极AN的含氢气体的温度下降的控制。相反地，在步骤S15中被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降而使相对湿度Rh成为适当湿度范围外的情况下，在步骤S16中执行使被供给到阳极AN的含氢气体的温度上升的控制。
再者，上述控制器50的控制内容只是例示，并不限定于本例。控制器50也可以在被供给到阳极AN的含氢气体的压力上下变动的情况下，控制适当的控制对象以使阳极入口处的含氢气体的压力恒定。例如，控制器50可以控制未图示的泵，调整含氢气体的流量以使上述含氢气体的压力恒定。
关于本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法发挥的作用效果，能够参考在控制例1A中记载的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，除了上述特征以外，可以与实施方式相同。
＜控制例3B＞
本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与在控制例1B中说明的内容相同。
图8是实施方式的实施例中的压缩装置的控制例3B的流程图。
以下的工作例如可以通过控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但是，并不是必须利用控制器50进行以下的工作。也可以由操作员进行其中一部分工作。在以下的例子中，对通过控制器50控制工作的情况进行说明。
再者，图8的步骤S11-步骤S15与图7的步骤S11-步骤S15相同，因此省略说明。
在步骤S15中，在阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh不在适当湿度范围内的情况下，在步骤S116中，控制被供给到阳极AN的含氢气体的露点以使阳极入口处的含氢气体的相对湿度Rh成为适当湿度范围内。再者，被供给到阳极AN的含氢气体的露点的控制由上述第1调整器21进行。然后，适时地再次执行步骤S11之后的工作。
通过上述流程，例如在步骤S15中被供给到阳极AN的含氢气体的压力上升而使相对湿度Rh成为适当湿度范围外的情况下，在步骤S116中执行使被供给到阳极AN的含氢气体的露点上升的控制。相反地，在步骤S15中被供给到阳极AN的含氢气体的压力下降而使相对湿度Rh成为适当湿度范围外的情况下，在步骤S116中执行使被供给到阳极AN的含氢气体的露点下降的控制。
再者，上述控制器50的控制内容只是例示，并不限定于本例。控制器50也可以在被供给到阳极AN的含氢气体的压力上下变动的情况下，控制适当的控制对象以使阳极入口处的含氢气体的压力恒定。例如，控制器50可以控制未图示的泵，调整含氢气体的流量以使上述含氢气体的压力恒定。
再者，关于本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法发挥的作用效果，可以参考在控制例1B中记载的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
本例的压缩装置200和压缩装置200的控制方法，除了上述特征以外，可以与实施方式的压缩装置200和压缩装置200的控制方法相同。
再者，实施方式和实施方式的实施例只要不彼此排斥，可以相互组合。
此外，根据上述说明，本领域技术人员能够明确本公开的许多改良和其他实施方式。因此，上述说明仅应被解释为例示，是为了将执行本公开的最佳方式教导给本领域技术人员而提供的。在不脱离本公开的主旨的情况下，可以对其结构和/或功能的详细情况进行实质性的变更。
产业可利用性
本公开的一个技术方案，可用于与以往相比能够适当调整被供给到阳极的含氢气体的相对湿度的压缩装置和压缩装置的控制方法。
附图标记说明
10：电解质膜
11：阴极隔板
12：阳极隔板
13：阳极供电体
14：阳极催化剂层
15：阴极供电体
16：阴极催化剂层
21：第1调整器
22：第2调整器
50：控制器
100：电化学式氢泵
200：压缩装置
AN：阳极
CA：阴极
T：含氢气体的露点
T0：含氢气体的温度

Claims (10)

1.一种压缩装置，具备：
通过对阳极和阴极之间施加电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的压缩机；
调整被供给到所述阳极的含氢气体的露点的第1调整器；
调整被供给到所述阳极的含氢气体的温度的第2调整器；以及
基于被供给到所述阳极的含氢气体的压力，控制所述第1调整器和所述第2调整器中的至少一者的控制器。
2.根据权利要求1所述的压缩装置，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力上升时，所述控制器控制所述第1调整器，使被供给到所述阳极的含氢气体的露点上升。
3.根据权利要求1或2所述的压缩装置，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力上升时，所述控制器控制所述第2调整器，使被供给到所述阳极的含氢气体的温度下降。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的压缩装置，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力下降时，所述控制器控制所述第1调整器，使被供给到所述阳极的含氢气体的露点下降。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压缩装置，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力下降时，所述控制器控制所述第2调整器，使被供给到所述阳极的含氢气体的温度上升。
6.一种压缩装置的控制方法，具备通过对阳极和阴极之间施加电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢经由电解质膜移动到阴极并且进行压缩的步骤，
在所述步骤中，基于被供给到所述阳极的含氢气体的压力，控制被供给到所述阳极的含氢气体的露点和温度中的至少一者。
7.根据权利要求6所述的压缩装置的控制方法，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力上升时，使被供给到所述阳极的含氢气体的露点上升。
8.根据权利要求6或7所述的压缩装置的控制方法，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力上升时，使被供给到所述阳极的含氢气体的温度下降。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的压缩装置的控制方法，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力下降时，使被供给到所述阳极的含氢气体的露点下降。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的压缩装置的控制方法，当被供给到所述阳极的含氢气体的压力下降时，使被供给到所述阳极的含氢气体的温度上升。
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JP7220368B2 (ja) * 2017-12-01 2023-02-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素供給システム
JP7122541B2 (ja) * 2018-04-16 2022-08-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気化学式水素ポンプおよび電気化学式水素ポンプの運転方法
JP6765060B1 (ja) * 2018-11-05 2020-10-07 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気化学式水素圧縮装置および電気化学式水素圧縮装置の運転方法
JP2020169359A (ja) * 2019-04-03 2020-10-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成システム並びにその運転方法
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