CN1239750C

CN1239750C - 水电解装置

Info

Publication number: CN1239750C
Application number: CNB008160619A
Authority: CN
Inventors: 平井清司; 多井勉; 米泽胜; 三宅明子; 丰岛学; 石井丰
Original assignee: KAMIOKA PANTESK CO Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2020-11-08
Also published as: EP1243671A4; KR100567357B1; WO2001038608A1; EP1243671B1; EP1243671A1; CA2392319A1; JP2001152378A; KR20020059755A; JP4347972B2; AU1303701A; CA2392319C; CN1391619A

Abstract

本发明涉及一种水电解装置，其构成如下：贮存供给上述电解池的纯水的氧分离罐、将纯水由上述氧分离罐供给到上述电解池且将电解后的残余纯水返回到氧分离罐的纯水循环管线、向上述氧分离罐或纯水循环管线补给纯水的纯水补给管线、设置在上述纯水补给管线中的第一热交换器、基端部与上述氧分离罐或纯水循环管线连通且先端部经上述第一热交换器延伸至系统外的第一纯水排出管线，在上述第一热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第一纯水排出管线排出到系统外的纯水间进行热交换。

Description

水电解装置

技术领域

本发明涉及一种固体电解质型水电解装置。

背景技术

近年来，使用固体聚合物电解质膜的高效水电解越来越受到人们的关注。作为该固体聚合物电解质水电解装置，已知的有例如图5所示的装置。在图5中，电解池41由串联连接的多个固体聚合物电解质膜单元42和配置在两端的通电用的端部电极板43、43构成。上述固体聚合物电解质膜单元42主要由固体聚合物电解质膜44，和设在该固体聚合物电解质膜44两侧的多孔质给电体45、45，和设在该多孔质给电体45、45外侧的复极式电极板46、46构成。上述固体聚合物电解质膜44一般为由质子导电性材料构成的高分子膜。上述复极式电极板46在上述端部电极板43、43间加电压时，一面为阴极，另一面为阳极。如果看一个复极式电极板46，其为与左右两侧的固体聚合物电解质膜单元42、42共通的构成部件。

图6为一个固体聚合物电解质膜单元42的分解断面图，在固体聚合物电解质膜44的两面设置有由铂族金属组成的多孔质催化剂层47。在固体聚合物电解质膜44的两侧，通过该固体聚合物电解质膜44、复极式电极板46和环状垫圈48，形成了被围成封闭状的空间，该空间分别成为了后述的阴极室A及阳极室B(图6中用两点点划线表示)。多孔质给电体45容纳在上述阴极室A及阳极室B中。上述固体聚合物电解质膜优选阳离子交换膜(例如氟树脂系磺酸阳离子交换膜、杜邦公司制ナフイオン117、ナフイオン115等)。

接下来对上述以往的水电解装置的运行进行说明。如图5所示，在端部电极板43、43间通入电流以使图5中左侧为阳极，右侧为阴极，此时，各复极式电极板46左侧部成为一个单元42的阴极，且右侧部成为另一个单元42的阳极。即，一个复极式电极板46在该复极式电极板的图中左侧的固体聚合物电解质膜单元42中成为阴极侧49的构成部件，在图中右侧的固体聚合物电解质膜单元42中成为阳极侧50的构成部件。这样，如图6所示，在各固体聚合物电解质膜单元42中，形成了位于固体聚合物电解质膜44右侧的阴极室A和位于固体聚合物电解质膜44左侧的阳极室B。

在该状态下，如果通过纯水供给通路51(参照图5)将纯水供给阳极室B，在阳极室B，发生如下反应：

产生了氧气。在阳极室B生成的质子伴随着少量水在具有质子传导性的固体高分子电解质膜44内移动，到达阴极室A。在阴极室A，该到达的质子引发了下述反应，产生了氢气：

在固体聚合物电解质型水电解装置中，氢气及氧气的生成过程大致如上所述，在该过程中产生的氢和氧按照例如图7所示的流动路线，被供给到各使用点。即，在图7中，在电解池52生成的氢气，经管线53，在氢分离罐54中与水分离后，经除湿器55被供给到各使用点。另一方面，在电解池52生成的氧气，经管线56，在氧分离罐57中与水分离后，被排放到大气中。

在规定的电压下，通入规定的电流进行水电解，为了减少水电解时消耗的电力，优选提高能量效率(电压效率×电流效率)。

在这里，电流效率与温度无关，其在大约90～98％的范围内。另一方面，电压效率由于表示为理论运转电压/实际电解电压，因此具有温度依存性。即，如果不将电解温度维持在较高的值，则上述实际电解电压上升，其结果导致电压效率降低。伴随着电解池的高性能化，以往最高限度为80％左右的电压效率，如果电解温度维持在80～120℃，则可以提高到96％左右。

但是，在以往的水电解装置中，由于下述原因需要在45℃的较低的电解温度下进行水电解，其结果是上述能量效率约为55％左右。

从费用等观点出发考虑，供给水电解的纯水被循环使用。为了将该水电解用纯水的纯度保持一定，防止对固体聚合物电解质膜污染，良好地进行水电解，需要将上述纯水中所含有的离子除去。一般地，目前作为该离子的去除手段，进行使用离子交换树脂的方法，但该离子交换树脂的耐热温度低(约为55℃)，因此以往的电解温度被设定在较低的温度-45℃左右。

更具体说，在以往的水电解装置中，如图7所示，在氧分离罐57中，与氧气分离的纯水通过管线65及纯水循环泵69被供给到管线59。在该管线59中设置有热交换器60，利用流经管线61而被供给的冷却水将流经该管线59的纯水冷却到45℃左右。其后，将通过用在上述管线59中设置的离子交换树脂的非再生制造超纯水用离子交换装置62去除离子的高纯度的纯水，经过过滤器63及管线64，供给到电解池52。在图7中，符号58表示纯水罐，符号70表示用于从纯水罐70向氧分离罐57供给补给用纯水的纯水补给用泵。

另一方面，在氢分离罐54中，与氢气分离的纯水经管线66被导入气体洗涤器67中，在气体洗涤器67中，放出溶存于纯水中的氢气后返回纯水罐58。在上述氢分离罐54中与纯水分离的氢气，通过除湿器55除湿后，被供给到使用点。为了实现在上述除湿器55中氢气除湿的高效化，在图7所示的水电解装置中，将上述经过管线61被供给的冷却水经过管线68，导入上述除湿器55中，这样便实现了该除湿器55的低温化。

这样，在以往的水电解装置中，仅仅考虑降低被循环的纯水的温度(一般约为85～120℃)，或者降低含湿氢气的的温度(一般约为85～120℃)，而对于从上述氧分离罐57、氢分离罐54排出的纯水以及从氢分离罐54中排出的含湿氢气的温度能量的利用则均没有予以考虑。

如上所述，近年来，为了减少水电解时消耗的电力，人们希望使其能量效率得以提高。针对该要求，需要将水电解时的温度保持得较高，从而防止温度依存性高的电压效率的降低。例如，将电压效率维持在96％，确保最大能量效率为94％时，如上所述，需要保持约为80～120℃左右的电解温度。针对这一要求，在以往的水电解装置中，由于离子交换树脂的耐热温度(约为55℃左右)的原因，无法在该高温下进行水电解。

本发明是鉴于以往技术的问题而完成的，其目的在于，提供一种不使用离子交换树脂，能够降低供给到电解池的纯水中的离子浓度并且能将电解温度保持在高温的水电解装置。

发明的内容

本发明为了达到上述目的，通过将纯度低(离子浓度高)的一部分纯水从纯水的循环管线中排出到系统外，与此同时通过纯水补给管线补给一定量的高纯度纯水，提供了一种能够使在纯水循环管线中循环的纯水(以下称为“循环纯水”)的离子浓度降低，同时在排出到体系外的温度高的纯水与补给的纯水间进行热交换，使补给到循环纯水中的纯水温度升高，使电解温度保持在高温的水电解装置。

在本发明的一个形态中，提供了一种在电解池中电解纯水、产生氢气及氧气的水电解装置，其具有贮存供给到上述电解池的纯水的氧分离罐、和将纯水从上述氧分离罐供给到上述电解池并且将电解后残余的纯水返回氧分离罐而构成的纯水循环管线、和向上述氧分离罐或纯水循环管线补给纯水的纯水补给管线、和设置在上述纯水补给管线中的第一热交换器、和基端部与上述氧分离罐或纯水循环管线相连通且先端部经上述第一热交换器而延伸至系统外的第一纯水排出管线，在上述第一热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水和经第一纯水排出管线排出到系统外的纯水之间进行热交换。

在这样构成的水电解装置中，经第一纯水排出管线将在纯水循环管线中流动的一部分纯水排出的同时，经纯水补给管线将高纯度的纯水补给到纯水循环管线中，因此能够在不使用离子交换树脂的情况下，将在纯水循环管线中流动的循环纯水的离子浓度降低。进而，由于从第一纯水排出管线排出的高温(约为85～120℃)的纯水与经纯水补给管线补给的纯水间进行着热交换，因此可以提高经纯水循环管线供给到电解池的补给纯水的温度，能够确保电解池中的高能量效率。

优选地，其构成还可以进一步包含接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、和基端部与上述氢分离罐连接的氢排出管线、和设置在上述氢排出管线中的预热交换器，在上述预热交换器中，经纯水补给管线补给的纯水与经氢排出管线排出的含湿氢气间进行热交换。

在该构成中，能够更有效地利用废弃的热能，能够进一步提高水电解时的能量效率。进而，在预热交换器中，从氢分离罐排出的高温(约为85～120℃)的含湿氢气利用在纯水补给管线中流动的补给纯水而被冷却，这样凝结水便从含湿氢气中生成，因此可以减少进入配置在后段的除湿器的水分量，可以使该除湿器中的除湿变得容易，实现除湿器自身的小型化。

更优选地，其构成还可以进一步包含接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、和基端部与上述氢分离罐连接且先端部经上述第一热交换器延伸至系统外的第二纯水排出管线，在上述第一热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第一及第二纯水排出管线排出到系统外的纯水间进行热交换。

根据该构成，能够进一步提高通过纯水补给管线供给电解池的纯水的温度，进一步容易地确保水电解时的高能量效率。

此外，经第一及第二纯水排出管线而被排出到系统外的高温纯水与经纯水补给管线补给的纯水间的热交换可以不在同一热交换器中进行，而分别在不同的热交换器中进行。

根据该构成，由于从第一及第二纯水排出管线向各热交换器排出的纯水的流量控制可以分别进行，因此可以使流量控制稳定地进行。

具体地说，其构成还可以进一步包含接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、和基端部与上述氢分离罐连通且先端部延伸至系统外的第二纯水排出管线、和设置在上述第二排出管线中的第二热交换器，在上述第二热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第二纯水排出管线而排出到系统外的纯水之间进行热交换。

更优选地，还可以有如下的构成：在上述第一热交换器及第二热交换器的前段侧使上述纯水补给管线分支，在上述第一热交换器中，一部分在纯水补给管线中流动的纯水与在第一纯水排出管线中流动的纯水间进行热交换，在上述第二热交换器中，其它在纯水补给管线中流动的纯水与在第二纯水排出管线中流动的纯水间进行热交换。

根据该构成，可以使从在第一排出管线及第二排出管线中流动的排出纯水向在纯水循环管线流动的纯水的热交换更高效的进行。

更优选地，可以有如下的构成：将在上述纯水循环管线中循环的纯水量的3.5％以上排出到系统外，并且通过上述纯水补给管线补给至少与排出纯水等量的纯水。

根据该构成，可以将循环纯水的电阻率维持在5MΩcm或大于5MΩcm，能够有效地抑制水电解时运转电压的上升，能够确保高能量效率。

附图的简要说明

图1为本发明所涉及的水电解装置优选的实施形态的流程图。

图2为表示排出到系统外的纯水与补给纯水的热交换方法变形例的部分流程图。

图3为表示排出到系统外的纯水与补给纯水的热交换方法的另一变形例的部分流程图。

图4为表示通过离子交换树脂的水量对于全部循环纯水的水量的比率与循环纯水的电阻率之间关系的图。

图5为表示用于固体聚合物电解质型水电解装置的电解池的一例的图。

图6为在图5所示的电解池中的固体聚合物电解质膜单元的分解断面图。

图7为以往的水电解装置的全部流程图。

本发明实施的最佳形态

以下参照附图对本发明的实施例进行说明。图1为本发明所涉及的水电解装置实施形态的流程图。

如图1所示，本实施形态所涉及的水电解装置具有如下构成：将通过纯水补给管线9而被供给到电解池20的纯水在该电解池20中进行电解，生成氢气及氧气，将该氢气及氧气分别通过氢分离罐10及氧分离罐14排出到外部。

进而，该水电解装置具有如下构成：包含向上述氧分离罐14补给纯水的纯水补给管线9、和设置在该纯水补给管线9中的第一热交换器13、和从上述氧分离罐14经电解池20到达该氧分离罐的纯水循环管线15、和从上述电解池20到达上述氢分离罐10的氢供给管线21、和从上述纯水循环管线15产生分支且通过上述第一热交换器13延伸至系统外的第一纯水排出管线22，利用上述第一热交换器13，使通过纯水补给管线9补给的纯水与通过第一纯水排出管线22排出系统外的纯水间进行热交换。

在上述水电解装置中进一步包含将在上述电解池20中产生的氢供给到上述氢分离罐10中的氢供给管线21、和用于将在上述氢分离罐10中与纯水分离的氢取出的氢排出管线11。

如图1所示，在上述纯水补给管线9中，设置有预过滤器1、升压泵2、第一反渗透膜3、第二反渗透膜4、补给纯水罐5、泵6、离子交换装置7(使用离子交换树脂的设备)及终端过滤器8。

优选地，可以具有如下的构成：可以在上述氢排出管线11上设置预热交换器12，使上述纯水补给管线9经过上述预热交换器12及上述第一热交换器13到达上述氧分离罐14。

上述纯水循环管线15形成无端环状，使纯水由上述氧分离罐14被供给到上述电解池20的同时，在该电解池20中产生的氧及残余的纯水返回到该氧分离罐14中。图1中符号16及符号19分别为泵及终端过滤器。该终端过滤器19的设置依存于纯水循环管线15中纯水的纯度，因此当该纯水循环管线15中的纯水没有异物混入时，可以省略。

为了排出分离氢气后的纯水，第二纯水排出管线24连接于上述氢分离罐10，上述第一纯水排出管线22，经流量指示调节计23合流到该第二纯水排出管线24后，经上述第一热交换器13到达系统外。

优选地，在上述氢排出管线11中，在上述预热交换器12的后段部分配置有除湿器25。

图1中，设置于各管线的符号26及符号27分别为流量控制阀及开关阀。

以下对上述水电解装置的操作进行说明。被供给到上述纯水补给管线9的前端部的水道水在上述预过滤器1中被预先过滤，经开关阀27，利用升压泵2升压，通过第一反渗透膜3及第二反渗透膜4被精制到规定的高纯度后，贮存于补给纯水罐5。贮存于该补给纯水罐5的纯水根据上述氧分离罐14的水位，经纯水补给管线9被供给到该氧分离罐14中。

在本实施形态中，在上述氧分离罐14中设有用于监视水位的水位计28，根据该水位计28的指示，适当调节设置在纯水补给管线9中的流量控制阀26的开度。利用泵6而被压送的补给纯水罐5内的纯水经离子交换装置7及终端过滤器8，被供给到上述预热交换器12中。

在该预热交换器12中，由上述补给纯水罐5供应的补给纯水与从上述氢分离罐10排出的水电解后的高温(约为85～120℃)含湿氢气间进行间接的热交换。即，上述补给纯水从上述高温含湿氢气中获取温度能量，升高一定温度，例如，当初为15～25℃的补给纯水通过上述预热交换器12，达到约16～26℃。

另一方面，上述氢排出管线11中的含湿氢气被上述预热交换器12中的补给纯水冷却，因此从该含湿氢气中生成冷凝水，这样，进入配置在上述氢排出管线11后段的上述除湿器25的水分含量减少。因此，可以使除湿器25中的除湿量减少，实现除湿器25的小型化。

优选地，在构成上述氢排出管线11以使上述含湿氢气从上述预热交换器12的下部向上部移动的同时，可以形成上述氢排出管线11以使在上述预热交换器中生成的上述冷凝水从该预热交换器12向上述氢分离罐10的方向流动。根据该构成，可以实现纯水的有效利用。

在上述除湿器25中被除湿后的氢气，根据通过监视氢分离罐10内的压力而得到的压力指示调节计29的指示，通过适当调节设在氢排出管线11中的流量控制阀26的开度，被供给到使用点。这样，根据氢分离罐10的内压，进行氢排出管线11的流量控制，能够将氢供给压力保持在一定值的同时，使电解池中H₂侧和O₂侧的压差保持一定，有效地防止固体聚合物电解质膜的破损。

在上述预热交换器12中升温到规定温度的补给纯水与通过上述第一纯水排出管线22及第二纯水排出管线24排出的高温(例如，约85～120℃)的纯水间，在第一热交换器13中进行间接的热交换。这样，例如利用上述预热交换器12达到约16～26℃的纯水被升温到约82～119℃，供给到上述氧分离罐14。

这样，在本实施形态所涉及的水电解装置中，高温的纯水被贮存在成为电解池20的纯水供给源的氧分离罐14中。因此，在本实施形态中，可以不使用离子交换树脂。因此，在本实施形态中，采用下述构成，可以不使用离子交换树脂，且不使供给电解池20的纯水的纯度(电阻率)低于规定值(例如，5MΩcm)。

即，将通过从上述纯水循环管线15分支的第一纯水排出管线22而被排出的纯水的量表示为Q₁，经上述纯水补给管线9而补给到氧分离罐14中的纯水的量表示为Q₂时，适当调节设在上述纯水补给管线9及第一纯水排出管线22中的流量控制阀26的开度，使Q₂≥Q₁。

在本实施形态中，对各管线的流量进行控制，以使氧分离罐14的水位达到一定。即调节设在纯水补给管线9及第一纯水排出管线22中的流量控制阀26的开度，以使经过纯水补给管线9补给到氧分离罐14的纯水的量Q₂，与供给到氢分离罐10的纯水的量(从固体聚合物电解质膜单元42的阳极室B移动到阴极室A的纯水的量)Q₃与从第一纯水排出管线22排出的纯水的量Q₁的和(Q₁+Q₃)相等。

在这里，就纯水的排出量和补给量的关系进行详细的说明。

使用离子交换树脂时，纯水的电阻率一般被提高到18MΩcm。因此，如果构成使得用于水电解的电阻率低的全部纯水通过离子交换树脂，供给到电解池的纯水的电阻率就总是保持在18MΩcm。

另一方面，离子交换树脂的耐热温度约为55℃。因此，利用离子交换树脂维持纯水的电阻率时，必需将供给到电解池中的纯水的温度抑制到大约55℃以下。但是，供给电解池的供给纯水的温度如果为约55℃以下，则无法得到足够的能量效率。

本发明的发明人经过锐意的研究，其结果发现，如果确保电解池中被电解的纯水的电阻率为5MΩcm或大于5MΩcm，则可以避免水电解时运转电压的异常上升。

根据该发现，本发明的发明人为了确保循环纯水的电阻率为5MΩcm，确立了这样的假设：是不是可以不使用于水电解的全部纯水都通过离子交换树脂而将一部分的纯水通过离子交换树脂。

于是，为了证明该假设，本发明的发明人进行了实验。即，将用于水电解的纯水进行循环，改变该循环纯水中的通过离子交换树脂的量，从而调查离子交换树脂通过水量的比率与全部循环纯水的电阻率的关系。该实验结果示于图4。

如图4所示，可以看到，伴随着增加离子交换树脂通过水量相对于循环纯水量的比率，循环纯水的电阻率变高，为了确保循环纯水的电阻率在5MΩcm以上，离子交换树脂通过水量的比率最好为3.5％以上。

补给纯水的电阻率与通过离子交换树脂的纯水的电阻率相同，为18MΩcm。因此，代替将一部分循环纯水通过离子交换树脂，在将一部分循环纯水排出系统外的同时，向循环纯水中添加至少与所述排出量等量的高纯度纯水，可以维持循环纯水的电阻率。即，如果将循环纯水全部量的3.5％以上排出系统外，此外向纯水循环管线中补给至少等量的新的高纯度纯水，在不使用离子交换树脂的情况下，就可以将循环纯水的电阻率维持在5MΩcm以上。

这样，在本实施形态所涉及的水电解装置中，由于具有能够从氧分离罐14向电解池20供给纯水且将电解池20中残余的纯水返回到氧分离罐20中而构成的纯水循环管线15、和将上述氧分离罐14中的一部分纯水排出到系统外的第一纯水排出管线22、和将高纯度的纯水供给上述氧分离罐14的纯水补给管线9，因此尽管不使用离子交换树脂，也能降低供给上述电解池20的纯水的离子浓度(增加电阻率)。

进而，将含有通过上述第一纯水排出管线22、从上述电解池20返回的水电解后的纯水的上述氧分离罐14中的一部分纯水排出到系统外时，其构成使该排出的纯水所具有的热能利用上述第一热交换器13传给了经上述纯水补给管线9供给氧分离罐14的高纯度的纯水，因此可以将供给上述电解池20的纯水的温度维持在规定值以上的高温。因此，在本实施形态中，能够将高温、高纯度的纯水供给到电解池20中，可以在高能量效率下进行水电解。

如果在上述纯水循环管线15中循环的纯水的温度达到80℃以上，则作为模件构成部件的密封材料的O形环、密封圈容易产生热劣化等不良现象，因此，优选地，可以使供给上述电解池20的纯水的温度低于80℃。

在本实施形态中，在上述纯水循环管线15中，在从氧分离罐14至电解池20的部分，设置有热交换器17及温度计18，用流量控制阀26对与上述热交换器17相连接的冷水供给管线30的流量进行调节，以使用该温度计18测得的纯水的温度在80℃以下。

进而，优选地，用压力指示调节计29等对上述氧分离罐14的内压进行测量，当该内压超过规定值时，可以通过流量控制阀26将氧分离罐14内的氧排放到大气中。根据该构成，可以使氧分离罐14内的压力保持在一定值以下，这样，可以使电解池中H₂侧和O₂侧的压差保持一定，并能够有效防止固体聚合物电解质膜的破损。更优选地，如图1所示，在氧放出管线上设有氢浓度计31，该构成使得能够在氧放出管线中的氢浓度超过规定值时发出警报，这样可以有效地防止由于氢而产生的爆炸等危险。

在本实施形态中，如图1所示，其构成为：第一纯水排出管线22内的纯水与第二纯水排出管线24内的纯水合流后，通过一个热交换器13，与纯水补给管线9内的补给纯水进行热交换，此外，也可以配置2台热交换器，分别进行热交换。

作为分别进行热交换的方法，例如，如图2所示，其构成如下：在纯水补给管线9的第一热交换器13的前面设置第二预热交换器32，经第二纯水排出管线24排出的纯水与通过纯水补给管线9的纯水之间在第二预热交换器32中进行间接的热交换，在第二预热交换器32中热交换后的补给纯水与经第一纯水排出管线22排出的纯水间在第一热交换器13中进行间接的热交换；或如图3所示，将纯水补给管线9分为两支，在分支的各管线9a、9b上分别设置热交换器33、34，经第二纯水排出管线24排出的纯水与通过分支管线9a的补给纯水间的间接的热交换在热交换器33中进行，经第一纯水排出管线22排出的纯水与通过分支管线9b的补给纯水间的间接的热交换在热交换器34中进行。但是，在前者中，由于补给纯水在第二预热交换器32中温度已经上升了相当量，因此恐怕其在第一热交换器13中无法进行有效的热交换。因此，从热交换效率的方面出发，优选后者。

这样，如果不使第一排出管线22中的排出纯水与第二排出管线24中的排出纯水合流，而分别将其排出系统外，利用在该第一纯水排出管线22中设置的流量控制阀26和在第二纯水排出管线24中设置的流量控制阀26的背压不同，可以有效地防止排出流量的混乱，能够稳定地进行流量控制。

无论是否将上述第一排出管线22与第二排出管线24合流，都能够使在热交换器中进行热交换后的排出纯水返回到上述补给纯水罐5中，这样可以减少纯水的消费量。

在本实施形态中，其构成是使第一纯水排出管线22的基端部与上述纯水循环管线15连通，但本发明不限于该形态，只要是通过上述第一纯水排出管线22将从电解池20返回的电解后的残余的一部分纯水排出到系统外，各种形态均适用。例如，可以使第一纯水排出管线22的基端部与氧分离罐14连通。

Claims

1.一种水电解装置，在电解池中将纯水电解生成氢气和氧气，其特征在于，具备：贮存供给上述电解池的纯水的氧分离罐、将纯水由上述氧分离罐供给到上述电解池且将电解后的残余纯水返回到氧分离罐而构成的纯水循环管线、向上述氧分离罐或纯水循环管线补给纯水的纯水补给管线、设置在上述纯水补给管线中的第一热交换器、基端部与上述氧分离罐或纯水循环管线连通且先端部经上述第一热交换器延伸至系统外的第一纯水排出管线，在上述第一热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第一纯水排出管线排出到系统外的纯水间进行热交换。

2.根据权利要求1记载的水电解装置，其特征在于，其还具备接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、基端部与上述氢分离罐连接的氢排出管线、设置在上述氢排出管线中的预热交换器，在上述预热交换器中，经纯水补给管线补给的纯水与经氢排出管线排出的含湿氢气间进行热交换。

3.根据权利要求1记载的水电解装置，其特征在于，其还具备接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、基端部与上述氢分离罐连通且先端部经上述第一热交换器延伸至系统外的第二纯水排出管线，在上述第一热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第一和第二纯水排出管线被排出到系统外的纯水间进行热交换。

4.根据权利要求1记载的水电解装置，其特征在于，其还具备接收在上述电解池中产生的氢气的氢分离罐、基端部与上述氢分离罐连通且先端部延伸至系统外的第二纯水排出管线、设置在上述第二纯水排出管线中并且与上述第一热交换器并排设置在纯水补给管线中的第二热交换器，在上述第二热交换器中，经上述纯水补给管线补给的纯水与经第二纯水排出管线排出到系统外的纯水间进行热交换。

5.根据权利要求4记载的水电解装置，其特征在于，上述纯水补给管线在前段侧分为两支，在一个分支管线中设置第一热交换器，在另一分支管线中设置第二热交换器，同时上述两个分支管线在上述第一热交换器及第二热交换器的后段侧合流为一，在上述第一热交换器中，在一个分支管线中流动的纯水与在第一纯水排出管线中流动的纯水间进行热交换，在上述第二热交换器中，在另一分支管线中流动的纯水与在第二纯水排出管线中流动的纯水间进行热交换。

6.根据权利要求3～5中任何一项记载的水电解装置，其特征在于，其还具备基端部与上述氢分离罐连接的氢排出管线、设置在上述氢排出管线中的预热交换器，在上述预热交换器中，经纯水补给管线补给的纯水与经氢排出管线排出的含湿氢气间进行热交换。

7.根据权利要求1～5中任何一项记载的水电解装置，其特征在于，在上述纯水循环管线中循环的纯水量的3.5％以上被排放到系统外，并且至少有与排出纯水等量的纯水通过上述纯水补给管线被补给。

8.根据权利要求6记载的水电解装置，其特征在于，在上述纯水循环管线中循环的纯水量的3.5％以上被排放到系统外，并且至少有与排出纯水等量的纯水通过上述纯水补给管线被补给。