JP2002155386A - 水素ステーションおよびその稼働方法 - Google Patents

水素ステーションおよびその稼働方法

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JP2002155386A JP2000352528A JP2000352528A JP2002155386A JP 2002155386 A JP2002155386 A JP 2002155386A JP 2000352528 A JP2000352528 A JP 2000352528A JP 2000352528 A JP2000352528 A JP 2000352528A JP 2002155386 A JP2002155386 A JP 2002155386A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池搭載車両にとって，便利で，且つ有
為な水素ステーションを提供する。 【解決手段】 水素ステーション１は，水分を含む水素
を製造する水電解装置４と，水素から水分を奪取して乾
燥状態の水素を得る除水器６と，その乾燥状態の水素を
貯蔵するタンク８と，除水器６の奪取水分量の増加に伴
う機能減退時，その除水器６と交換される水分奪取能を
持つ新たな除水器６と，交換後の元の除水器６を再生し
て，その水分奪取能を回復させる再生設備９とを備え
る。再生設備９は，元の除水器６を加熱して奪取水分を
蒸発させる機能と，乾燥状態の再生用水素を元の除水器
６に流入させて，水分を含む再生用水素を流出させる機
能と，その再生用水素から水分を除去して乾燥状態の再
生用水素を得る機能とを持つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素ステーション，
例えば燃料電池を駆動源とする車両に水素を分配すべ
く，水素を製造し，貯蔵し，供給し得るようにした水素
ステーションおよびその稼働方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，燃料電池を駆動源とする車両にお
いて，その水素供給源として改質器を搭載する，という
技術が開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，改質器
は，その始動後，定常運転に到るまでに所定の時間を要
するため応答性が悪く，それに対応すべく補助的手段を
備えると水素供給設備が煩雑化する，という問題があっ
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記のような問題を解決
するためには，多数の水素ステーションを全国に分散配
置し，各水素ステーションにおいて，車両に搭載された
水素貯蔵タンクに水素を供給することが考えられる。
【０００５】本発明はこのような考えを具現したもので
あり，便利で，且つ有為な前記水素ステーションを提供
することを目的とする。
【０００６】前記目的を達成するため本発明によれば，
水分を含む水素を製造する水電解装置と，前記水素から
水分を奪取して乾燥状態の水素を得る除水器と，その乾
燥状態の水素を貯蔵するタンクと，前記除水器の奪取水
分量の増加に伴う機能減退時，その除水器と交換される
水分奪取能を持つ新たな除水器と，交換後の元の除水器
を再生して，その水分奪取能を回復させる再生設備とを
備え，その再生設備は，前記元の除水器を加熱して奪取
水分を蒸発させる機能と，乾燥状態の再生用水素を前記
元の除水器に流入させて，水分を含む再生用水素を流出
させる機能と，その再生用水素から水分を除去して乾燥
状態の再生用水素を得る機能とを持つ水素ステーション
が提供される。
【０００７】前記のように，水素を製造する水電解装置
を備えると，他所から水素を移送する，といった手数と
コストを削減することができる。また除水器の交換およ
びその再生を能率良く行って，水素の製造から貯蔵まで
の過程を円滑化することができる。
【０００８】このような水素ステーションを全国に分散
配置すれば，燃料電池搭載車両の普及上最大の障害であ
るインフラストラクチャ（いわゆるインフラ）の問題を
解消することが可能である。
【０００９】また本発明は水電解に必要な電力だけでな
く，除水器の再生用電力をも極力太陽電池により賄うよ
うにした経済的な，水素ステーションの稼働方法を提供
することを目的とする。
【００１０】前記目的を達成するため本発明によれば，
太陽電池と，外部電源と，前記太陽電池から電力を供給
されて水分を含む水素を製造する水電解装置と，前記水
素から水分を奪取して乾燥状態の水素を得る複数の除水
器と，その乾燥状態の水素を貯蔵するタンクと，前記除
水器の奪取水分量の増加に伴う機能減退時，前記太陽電
池の電力ならびに前記太陽電池および前記外部電源の電
力の一方を供給されて前記除水器を再生し，その水分奪
取能を回復させる再生設備とを備えた水素ステーション
を稼働するに当り，前記太陽電池の発電時間および発電
量を予測して，その太陽電池の電力により水電解および
除水器再生を並行して行うことが可能なときはそれらを
行い，また前記太陽電池の電力により水電解および除水
器再生の何れも行うことが不可能な場合において，少な
くとも１つの，水分奪取能を持つ除水器が無いときは，
少なくとも１つの，再生を必要とする前記除水器につい
て，前記太陽電池からの電力と前記外部電源からの電力
とを併用して再生を行う水素ステーションの稼働方法が
提供される。
【００１１】前記のような手段を採用すると所期の目的
を達成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に示す水素ステーション１に
おいて，電源としての太陽電池２に第１給電線３１を介
して水電解装置４が接続される。水電解装置４の水素放
出側に供給管５を介して除水器６の入口側が接続され，
またその出口側が供給管７を介してタンク８に接続され
る。除水器６としては，容器内に合成ゼオライトを充填
したものが用いられる。合成ゼオライトは，高い除水能
と安定度とを有する。
【００１３】前記構成において，太陽電池２は太陽光線
を受けて発電し，その電力が水電解装置４に供給され，
これにより水電解装置４が作動して水素が製造される。
その水素は水分を含んでいるが，除水器６により水分を
奪取されて乾燥状態となり，その乾燥状態の水素がタン
ク８に導入されてそこに貯蔵される。タンク８内には水
素吸蔵材としての水素吸蔵合金が収容されている。水電
解に当り，前記のように電源として太陽電池２を用い
る，ということは水素の製造コスト低減を図る上で有効
である。
【００１４】除水器６の奪取水分量が増加すると，それ
に伴い除水器６の機能が減退する。この場合には，水分
奪取能を持つ新たな除水器６が，機能が減退した稼働中
の除水器６と交換される。新たな除水器６と交換された
元の除水器６は，再生されて水分奪取能を回復させられ
る。
【００１５】その再生設備９は，除水器用電気ヒータ１
０と，元の除水器６に再生用水素を流通させる水素循環
装置１１と，その水素循環装置１１に設けられた凝縮器
１２とを有する。水素循環装置１１は再生用水素を流通
させる循環路１３と，その循環路１３に装置された循環
ポンプ１４とよりなり，その循環路１３に元の除水器６
および凝縮器１２が装置される。
【００１６】電気ヒータ１０，凝縮器１２および循環ポ
ンプ１４の各リード線１５〜１７は第２給電線３２を介
して外部電源１８に接続される。また第２給電線３２の
中間部は導線１９を介して太陽電池２に接続され，その
導線１９に第１スイッチ２１が装置される。また第２給
電線３２において，外部電源１８と導線１９の接続部と
の間に第２スイッチ２２が装置されている。再生用水素
としては水電解装置４により製造されたものを用いるこ
とができる。
【００１７】交換後の元の除水器６の再生に当っては，
第１スイッチ２１を「開」にし，また第２スイッチ２２
を「閉」にして，電気ヒータ１０により元の除水器６を
加熱して奪取水分を蒸発させる。また循環用ポンプ１４
の作動により，乾燥状態の再生用水素を元の除水器６に
流入させて，水分（水蒸気）を含む再生用水素を流出さ
せる。凝縮器１２により再生用水素から水分を除去して
乾燥状態の再生用水素を得，それを元の除水器６に流入
させる。このような水素の循環により，元の除水器６か
ら水分が除去されて，その水分奪取能が十分に回復すれ
ば再生作業は終了する。
【００１８】前記のように，交換後の元の除水器６の水
分除去のために水素を用いると，その水素が再生後の新
たな除水器６に残留していても，その残留水素が次の除
水過程で問題となることはない。
【００１９】除水器６の再生用電力を，外部電源１８の
使用を抑えて，太陽電池２により極力賄う場合には次の
ような手段が採用される。
【００２０】除水器６の水分奪取容量は，１日中，快晴
であったときの水素製造量に基づく水分奪取量を上回る
ように設定され，また除水器６は，原則として１日に１
回の交換が行われ，さらに水素ステーション１には３台
の除水器６が備えられているものとする。
【００２１】図１において，２台の再生後の除水器６の
うち，一方が水電解装置４およびタンク８に供給管５，
７を介し接続されて稼働可能状態にあり，また他方が，
交換されるべく待機状態にある。他の１台は水分奪取量
が限界に達したため再生設備９の循環路１３に装置され
ている。
【００２２】朝，水素ステーション１の稼働に当って
は，図２に示すように，先ず，その日の発電時間および
発電量を，過去数年の平均日照量および日照時間，その
日の天気予報ならびに水素ステーション１に気圧センサ
を設置した場合にはその情報の少なくとも１つに基づい
て予測する。
【００２３】好天であって，太陽電池２の電力により水
電解と除水器６の再生とを並行して行うことが可能であ
る，と予測した場合には，水電解と共に第１スイッチ２
１「閉」（第２スイッチ２２「開」で除水器再生を開始
する。
【００２４】再生開始後，好天が続いている場合は，太
陽電池２の電力による再生が続行されて再生終了に至
る。一方，再生開始後，天候の変化により太陽電池２の
電力が水電解を行うには十分であるが，除水器再生を並
行して行うには不十分となった場合には，第２スイッチ
２２を「閉」にして，外部電源１８からの電力と太陽電
池２からの電力とを併用して再生を続行し，再生終了に
至らせる。太陽電池２から電力の供給が無くなった場合
には，外部電源１８からの電力によって除水器再生が行
われる。
【００２５】朝，その日は天候不良であって，太陽電池
２の電力では水電解を行うことが不可能であると予測さ
れた場合には，翌日の水素製造に際して用いることが可
能な再生後の除水器６，つまり水分吸着能を持つ除水器
６が２台有ることから，そのまま待機し，翌日の晴天を
期待することになる。一方，作業上のミスによって３台
の除水器６が再生必要状態にある場合には，第１，第２
スイッチ２１，２２「閉」で，太陽電池２からの電力と
外部電源１８の電力とを併用して少なくとも１台の除水
器６の再生を行う。太陽電池２から電力の供給が無くな
った場合には，外部電源１８からの電力によって除水器
再生が行われる。
【００２６】なお，電気ヒータ１０，凝縮器１２および
循環ポンプ１４を，個別に太陽電池２と接続し得るよう
に構成して，太陽電池２の電力を電気ヒータ１０等に選
択的に供給することも可能である。また水電解装置４の
電源としては風力発電装置を用いることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば，前記のように構成する
ことによって，燃料電池搭載車両の普及に大いに貢献し
得る，便利で，且つ有為な水素ステーションを提供する
ことができる。
【００２８】また本発明によれば，前記のような手段を
採用することによって，水電解用電力だけでなく，除水
器の再生用電力をも極力太陽電池により賄うようにした
経済的な，水素ステーションの稼働方法を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素ステーションの概略説明図である。
【図２】除水器再生に関するフローチャートである。
【符号の説明】
１………水素ステーション ２………水陽電池 ４………水電解装置 ６………除水器 ８………タンク ９………再生設備 １０……電気ヒータ １１……循環装置 １８……外部電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｑ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水分を含む水素を製造する水電解装置
    （４）と，前記水素から水分を奪取して乾燥状態の水素
    を得る除水器（６）と，その乾燥状態の水素を貯蔵する
    タンク（８）と，前記除水器（６）の奪取水分量の増加
    に伴う機能減退時，その除水器（６）と交換される水分
    奪取能を持つ新たな除水器（６）と，交換後の元の除水
    器（６）を再生して，その水分奪取能を回復させる再生
    設備（９）とを備え，その再生設備（９）は，前記元の
    除水器（６）を加熱して奪取水分を蒸発させる機能と，
    乾燥状態の再生用水素を前記元の除水器（６）に流入さ
    せて，水分を含む再生用水素を流出させる機能と，その
    再生用水素から水分を除去して乾燥状態の再生用水素を
    得る機能とを持つことを特徴とする水素ステーション。
  2. 【請求項２】 前記水電解装置（４）の電源として太陽
    電池（２）を用いる，請求項１記載の水素ステーショ
    ン。
  3. 【請求項３】 前記再生設備（９）は，除水器用電気ヒ
    ータ（１０）と，前記元の除水器（６）に再生用水素を
    流通させる水素循環装置（１１）と，その水素循環装置
    （１１）に設けられた凝縮器（１２）とを有する，請求
    項１または２記載の水素ステーション。
  4. 【請求項４】 前記再生設備（９）の電源として太陽電
    池（２）を用いる，請求項１，２または３記載の水素ス
    テーション。
  5. 【請求項５】 前記タンク（８）は水素吸蔵材を有す
    る，請求項１，２，３または４記載の水素ステーショ
    ン。
  6. 【請求項６】 太陽電池（２）と，外部電源（１８）
    と，前記太陽電池（２）から電力を供給されて水分を含
    む水素を製造する水電解装置（４）と，前記水素から水
    分を奪取して乾燥状態の水素を得る複数の除水器（６）
    と，その乾燥状態の水素を貯蔵するタンク（８）と，前
    記除水器（６）の奪取水分量の増加に伴う機能減退時，
    前記太陽電池（２）の電力ならびに前記太陽電池（２）
    および前記外部電源（１８）の電力の一方から電力を供
    給されて前記除水器（６）を再生し，その水分奪取能を
    回復させる再生設備（９）とを備えた水素ステーション
    （１）を稼働するに当り，前記太陽電池（２）の発電時
    間および発電量を予測して，その太陽電池（２）の電力
    により水電解および除水器再生を並行して行うことが可
    能なときはそれらを行い，また前記太陽電池（２）の電
    力により水電解および除水器再生の何れも行うことが不
    可能な場合において，少なくとも１つの，水分奪取能を
    持つ除水器（６）が無いときは，少なくとも１つの，再
    生を必要とする前記除水器（６）について，前記太陽電
    池（２）からの電力と前記外部電源（１８）からの電力
    とを併用して再生を行うことを特徴とする水素ステーシ
    ョンの稼働方法。
  7. 【請求項７】 前記太陽電池（２）の発電時間および発
    電量を予測するに当り，その予測資料として，過去の平
    均日照量および日照時間を用いる，請求項６記載の水素
    ステーションの稼働方法。
  8. 【請求項８】 前記太陽電池（２）の発電時間および発
    電量を予測するに当り，その予測資料として天気予報を
    用いる，請求項６または７記載の水素ステーションの稼
    働方法。
  9. 【請求項９】 前記太陽電池（２）の発電時間および発
    電量を予測するに当り，その予測資料として気圧センサ
    からの情報を用いる，請求項６，７または８記載の水素
    ステーションの稼働方法。
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