JP2003342768A

JP2003342768A - 固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置

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Publication number: JP2003342768A
Application number: JP2002156611A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ojiro; 仁志尾白; Masayoshi Kondo; 雅芳近藤; Hiroshi Tatsumi; 浩史辰己
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP3766893B2

Abstract

(57)【要約】【課題】数十ＭＰａ程度の高圧にて水電解した場合で
も、電解質膜が破損することが防止され、しかも、圧力
容器の構造をできるだけ簡素で小容量なものにすること
ができる、固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置
を提供する。【解決手段】水電解槽20との間隙が水で充満されるよ
うに水電解槽20を収める圧力容器21を備えている。圧力
容器21の水充満間隙と酸素気液分離器25が圧力調整用連
通管43により接続されるとともに、圧力調整用連通管43
途中に、圧力調整弁44が設けられている。水電解槽20
に、電解反応によって生じた熱を排熱するための冷却媒
体を同槽内に導入する冷却媒体供給口18が設けられてい
る。冷却媒体として水素気液分離器23で分離された水素
が使用されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子電解
膜を用いて水を電解し、陽極に酸素、陰極に水素を発生
させる水電解槽に関し、より詳しくは、例えば燃料電池
用水素ステーションで３５〜７０ＭＰａ（３５０〜７０
０ｋｇ／ｃｍ^２）の高圧水素ガスを供給することができ
る水素供給装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高分子電解質膜を用いて水を電解し、陽
極に酸素を、陰極に水素を発生させる固体高分子型水電
解槽と、水電解槽の陰極にて発生した水素と水を分離す
る水素気液分離器と、水電解槽の陽極にて発生した酸素
と水を分離する酸素気液分離器と、循環ポンプを有し水
電解槽へ水を供給する水循環ラインとを備えている水素
供給装置は、従来より知られている。

【０００３】固体高分子型水電解槽は、図５に示すよう
に、両端に配された陽極主電極(1)および陰極主電極(2)
と、これらの主電極(1)(2)の間に直列に配された複数の
単位セル(16)と、陽極主電極(1)−複数の単位セル(16)
−陰極主電極(2)の組み合わせを両側から挟む一対の端
板(13)とから主として構成されている。１つのセル(16)
は、複極板(9)の陽極側、陽極給電体(7)、電極接合体膜
(3)、陰極給電体(8)、および隣の複極板(9)の陰極側か
ら主として構成されている。各セル(16)の周縁部には、
電極接合体膜(3)と複極板(9)の陰極給電体(8)側の面と
の間に水電解槽内部と外部をシールするＯリング(17)が
介在されている。

【０００４】この水素供給装置では、水電解槽の電解反
応によって発熱し、その排熱は、酸素側の循環水による
移動と水素側の水蒸気の蒸発潜熱とによって行われてい
る。

【０００５】また、この装置では、内部圧力は、水電解
槽外周部に設けられたＯリングによって保たれており、
その発生ガスの圧力は、１．１ＭＰａ（１０ｋｇ／ｃｍ
^２Ｇ）未満とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水素の燃料
電池での使用が進んでおり、そのためには、燃料電池用
水素ステーションで３５〜７０ＭＰａ（３５０〜７００
ｋｇ／ｃｍ^２）の高圧水素ガスを供給することが課題と
なっている。

【０００７】しかしながら、上記従来の水素供給装置を
使用して、数十ＭＰａ（数百ｋｇ／ｃｍ^２）程度の高圧
にて水電解した場合、水素側の水蒸気の発生量が極端に
減少し、十分な排熱が得られなくなり、このため、電解
質膜の温度が局部的に耐熱温度以上に上昇し、電解質膜
が破損するという問題があった。

【０００８】また、上記従来の水素供給装置を使用し
て、数十ＭＰａ（数百ｋｇ／ｃｍ^２）程度の高圧にて水
電解した場合、Ｏリングによるシールが破損するという
問題があった。そこで、水電解槽を圧力容器内に設置す
ることが考えられるが（特開平６−３３２８３号参
照）、数十ＭＰａ（数百ｋｇ／ｃｍ^２）程度の高圧に対
応できる点および圧力容器の構造をできるだけ簡素で小
容量なものにするという点で、満足なものが得られてい
ない。

【０００９】本発明は、数十ＭＰａ（数百ｋｇ／ｃ
ｍ^２）程度の高圧にて水電解した場合でも、電解質膜が
破損することが防止される、固体高分子型水電解槽を用
いた水素供給装置を提供することを課題とする。

【００１０】さらに、本発明は、数十ＭＰａ（数百ｋｇ
／ｃｍ^２）程度の高圧にて水電解した場合でも、耐圧性
能を有し、しかも、圧力容器の構造をできるだけ簡素で
小容量なものにすることができる、固体高分子型水電解
槽を用いた水素供給装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の固体高分子型水
電解槽を用いた水素供給装置は、高分子電解質膜を用い
て水を電解し、陽極に酸素を、陰極に水素を発生させる
固体高分子型水電解槽と、水電解槽の陰極にて発生した
水素と水を分離する水素気液分離器と、水電解槽の陽極
にて発生した酸素と水を分離する酸素気液分離器と、循
環ポンプを有し水電解槽へ水を供給する水循環ラインと
を備えている水素供給装置において、水電解槽に、電解
反応によって生じた熱を排熱するための冷却媒体を同槽
内に導入する冷却媒体供給口が設けられていることを特
徴とするものである。

【００１２】水電解槽は、例えば、下端部の中央に給水
ヘッダが形成されるとともに、上端部に平行状に水素ヘ
ッダおよび酸素ヘッダが形成されているものとされ、冷
却媒体供給口は、給水ヘッダへの純水供給口と反対側に
設けられ、冷却媒体通路は、給水ヘッダ内の純水の流れ
方向に対向して冷媒流体が流れるように形成される。

【００１３】冷却媒体として、水素気液分離器で分離さ
れた水素が使用されていることがあり、冷却媒体とし
て、循環ラインを流れる水が使用されていることがあ
る。前者の場合、発生した水素のうちの凝縮水に含まれ
ているものを利用することができるとともに、熱伝導率
の優れた水素を使用することにより、エネルギーの無駄
を少なくして良好な冷却効果を得ることができる。後者
の場合、装置を複雑にすることなく、良好な冷却効果を
得ることができる。

【００１４】上記の固体高分子型水電解槽を用いた水素
供給装置において、圧力容器の水充満間隙と酸素気液分
離器が圧力調整用連通管により接続されていることが好
ましく、圧力調整用連通管途中に、圧力調整弁が設けら
れていることがより好ましい。

【００１５】このようにすると、水電解槽との間隙に充
満された水によって、水電解槽に圧力を与えることがで
きるとともに、圧力容器の耐圧性が確保される。また、
圧力調整用連通管によって、圧力容器の水充満間隙の酸
素気液分離器に対する圧力を調整することができる。圧
力調整弁を使用することにより、圧力容器内圧力を予め
定めた範囲で制御することができ、水素ガスの高圧化に
柔軟に対応することができる。

【００１６】上記において、圧力容器の外周部に、冷却
ジャケットを設け、このジャケットによる冷却を併用す
ることにより、より一層冷却効果を上げることができ
る。

【００１７】また、圧力容器内の水が水電解槽に供給さ
れていることがあり、水供給ラインは、水電解槽に水を
供給するラインに加えて、圧力容器の水充満間隙に水を
供給するラインをさらに有していることがある。後者の
場合には、水充満間隙に水を供給するライン中に圧力調
整弁が設けられていることが好ましい。

【００１８】また、上記の固体高分子型水電解槽を用い
た水素供給装置のうち、圧力容器内圧力を調整可能な圧
力調整弁を備えているものを運転するに際しては、立ち
上げ時に圧力調整弁を開き、圧力容器内の圧力が予め定
めた値に達した後、同弁を閉じることが好ましい。この
ようにすると、必要な高圧力に達するまでの装置全体の
圧力調整をスムーズに行うことができ、しかも、所定圧
力到達後は水充満間隙の水圧により水電解槽を常に締め
付けることができるので、水電解槽内部圧力が変動して
相対的に高くなっても、ガスが水電解槽から圧力容器内
に漏れることはない。

【００１９】上記において、圧力調整用連通管途中にだ
け圧力調整弁が設けられているものでは、この圧力調整
弁だけが制御され、圧力容器の水充満間隙に水を供給す
るライン中にも圧力調整弁が設けられているものでは、
圧力調整用連通管途中および水充満間隙への水供給ライ
ン中の各圧力調整弁が制御される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施例に基づい
て具体的に説明する。以下の説明において、左右は、図
の左右をいうものとする。

【００２１】実施例１図１において、固体高分子型水電解槽を用いた水素供給
装置は、高分子電解質膜を用いて水を電解し、陽極に酸
素を、陰極に水素をそれぞれ発生させる固体高分子型水
電解槽(20)と、水電解槽(20)を収める圧力容器(21)と、
水電解槽(20)の水素排出口から圧力容器(21)の頂壁を貫
通してのびる水素排出管(21a)に接続された水素ライン
(22)と、水素ライン(22)に設けられて水電解槽(20)の陰
極にて発生した水素と水を分離する水素気液分離器(23)
と、水電解槽(20)の酸素排出口から圧力容器(21)の右側
壁を貫通してのびる酸素排出管(21b)に接続された酸素
ライン(24)と、水電解槽(20)の陽極にて発生した酸素と
水を分離する酸素気液分離器(25)と、圧力容器(21)の左
側壁に設けられた水導入管(21c)に接続された水循環ラ
イン(26)と、圧力容器(21)頂壁を貫通している流体抜き
管(21d)に接続された圧力調整ライン(27)と、水電解槽
(20)の冷却媒体供給口(18)から圧力容器(21)の底壁を貫
通してのびる冷却媒体導入管(21e)に接続された冷却媒
体導入ライン(28)と、水電解槽(20)で使用される純水を
蓄える純水タンク(29)と、純水タンク(29)と酸素気液分
離器(25)とを接続する純水導入ライン(30)と、水素気液
分離器(23)と純水タンク(29)とを接続する分離水回収ラ
イン(31)と、水電解槽(20)に接続された直流電源（図示
略）とを備えている。

【００２２】固体高分子型水電解槽(20)は、図２に示す
ように、両端に配された陽極主電極(1)および陰極主電
極(2)と、これらの主電極(1)(2)の間に直列に配された
複数の単位セル(16)と、陽極主電極(1)−複数の単位セ
ル(16)−陰極主電極(2)の組み合わせを両側から挟む一
対の端板(13)と、一対の端板(13)の各四隅部を貫通し、
陽極主電極(1)、複数の単位セル(16)および陰極主電極
(2)を両側から締め付けるボルト(14)・ナット(15)とか
ら主として構成されている。１つのセル(16)は、複極板
(9)の陽極側、陽極給電体(7)、電極接合体膜(3)、陰極
給電体(8)、および隣の複極板(9)の陰極側から主として
構成されている。なお、図２においては図示省略した
が、各セル(16)の周縁部には、電極接合体膜(3)と複極
板(9)の陰極給電体(8)側の面との間に水電解槽内部と外
部をシールするＯリングが介在されている。

【００２３】水電解槽(20)には、下端部の中央に給水ヘ
ッダ(10)が形成されるとともに、上端部に平行状に水素
ヘッダ(11)および酸素ヘッダ(12)が形成されている。ま
た、水電解槽(20)の右側の端板(13)の下端部には、冷却
媒体供給口(18)が設けられており、給水ヘッダ(10)と対
向する冷却媒体通路(19)が形成されている。

【００２４】水電解槽(20)は、その右側の端板(13)が圧
力容器(21)の右壁に水平板を介して固定されることによ
り、圧力容器(21)内に保持されている。

【００２５】圧力容器(21)と水電解槽(20)との間隙は、
純水で充満されており、圧力容器(21)内の純水が水電解
槽(20)への供給水を兼ねるようになされている。

【００２６】圧力容器(21)の外周部には、冷却用ジャケ
ット(45)が設けられている。ジャケット(45)には、循環
ポンプ(47)および循環水冷却器(48)を有しジャケット(4
5)に冷却水を循環させるジャケット冷却ライン(46)が設
けられている。

【００２７】水素ライン(22)には、水素冷却器(33)が設
けられており、水素冷却器(33)で凝縮した水は、水素気
液分離器(23)により、水素と純水に分離される。ここで
分離された水素は、水素ライン(22)中の水素圧力調整弁
(34)に設定された圧力で外部に供給される。水素気液分
離器(23)で分離された純水は、分離水回収ライン(31)の
分離水圧力調整弁(35)を通じて純水タンク(29)に供給さ
れる。水素ライン(22)には、温度調整弁(37)を有する水
素分岐ライン(36)が設けられている。そして、水素分岐
ライン(36)の還流水素流量を調整することにより、水素
温度が自動的に調整されている。水素分岐ライン(36)
は、高圧圧縮機(38)を介して冷却媒体導入ライン(28)に
接続されており、これにより、水電解槽(20)に冷却媒体
としての還流水素が供給されている。冷却媒体導入ライ
ン(28)には、還流水素を冷却する還流水素冷却器(39)が
設けられている。

【００２８】酸素気液分離器(25)で分離された酸素は、
酸素圧力調整弁(40)に設定された圧力で外部に供給され
る。酸素気液分離器(25)で分離された純水は、水循環ラ
イン(26)によって圧力容器(21)に供給される。純水タン
ク(29)内の水は、純水導入ライン(30)中に設けられた水
供給ポンプ(32)によって酸素気液分離器(25)に送られ、
酸素気液分離器(25)で分離された純水とともに、水循環
ライン(26)によって圧力容器(21)に供給される。水循環
ライン(26)には、循環ポンプ(41)および循環水冷却器(4
2)が設けられている。

【００２９】圧力調整ライン(27)は、圧力容器(21)上部
の水充満間隙と酸素気液分離器(25)とを接続する圧力調
整用連通管(43)と、この連通管(43)途中に設けられた圧
力容器圧力調整弁(44)とを有している。したがって、圧
力容器圧力調整弁(44)を制御することにより、圧力容器
(21)内の圧力が予め定めた範囲内となるように制御する
ことができる。圧力容器(21)上部の水電解槽(20)との間
隙は、常に水で充満されていることになり、この部分に
気体層が存在することによる耐圧性の低下が防止されて
いる。

【００３０】この実施例の固体高分子型水電解槽を用い
た水素供給装置によると、圧力容器(21)内に導入された
水は、水電解槽(20)の給水ヘッダー(10)に加圧供給さ
れ、給水ヘッダー(10)から各単位セル(16)内に導かれ、
電極接合体膜(3)の表面で電気分解され、陽極側では酸
素、陰極側では水素がそれぞれ発生する。発生した酸素
および水素はそれぞれ多孔質の給電体(7)(8)を通って複
極板(9)の陽極側および陰極側に達し、更に複極板(9)に
設けられたガス流路を通って水電解槽(20)上部に達し、
水電解槽(20)上部の酸素ヘッダー(11)および水素ヘッダ
ー(12)を通ってそれぞれ排出される。

【００３１】水電解槽(20)の陽極にて発生した酸素は酸
素気液分離器(25)に送られ、陰極にて発生した水素は水
素気液分離器(23)に送られる。このとき水電解槽(20)か
ら出る水はほとんど酸素側に送られる。水素気液分離器
(23)で分離された水は、純水タンク(29)に送られ、新規
に供給された純水とともに酸素気液分離器(25)に送られ
る。酸素気液分離器(25)で分離された水は、純水タンク
(29)からの純水とともに、水循環ライン(26)に送られ、
循環水冷却器(42)にて温度調整（例えば設定温度を３５
３Ｋ（８０℃）とする）されて、循環ポンプ(41)にて再
度水電解槽(20)に送られる。水電解槽(20)への純水の供
給は、予め設定しておいた酸素気液分離器(25)のレベル
の設定値に合わせて水供給ポンプ(32)によって純水を酸
素気液分離器(24)に供給することにより行われる。酸素
気液分離器(25)で分離された酸素は、酸素圧力調整弁(4
0)の設定圧力に基づいて外部へ供給され、陰極にて発生
した水素は、水素圧力調整弁(34)の設定圧力に基づいて
外部へ供給される。水素圧力調整弁(34)は、３５〜７０
ＭＰａ（３５０〜７００ｋｇ／ｃｍ^２）の高圧水素ガス
が得られるように設定されている。

【００３２】水電解槽(20)における電解反応は、発熱反
応であり、その排熱は、酸素側の循環水による移動、水
素側の水蒸気の蒸発潜熱および冷却媒体通路(19)を流れ
る水素への熱移動によって行われている。また、圧力容
器(21)内に冷却された循環水が導入されて水電解槽(20)
との間隙を充満していることおよび圧力容器(21)外周に
設けられたジャケット(45)によっても水電解槽(20)の排
熱が行われている。高圧にて水電解した場合には、水素
側の水蒸気の発生量が極端に減少するが、この水蒸気の
蒸発潜熱による排熱が冷却媒体通路(19)を流れる水素へ
の熱移動による排熱によって補償される。こうして、高
圧水素ガスを発生させる場合でも、電極接合体膜（電解
質膜）(3)が破損することが防止される。

【００３３】この水素供給装置を運転するに際しては、
装置全体の圧力が上昇していくときには、圧力調整用連
通管(43)途中の圧力容器圧力調整弁(44)は、開かれるよ
うになされており、これにより、圧力変化時でも圧力容
器(21)内に酸素が溜まらないようになっている。そし
て、設定圧力に到達後は、この圧力容器圧力調整弁(44)
は閉じられ、水電解槽(20)は圧力容器(21)内の水圧によ
り締め付けられる。一方、圧力容器(21)圧力を降下させ
る際には、圧力容器圧力調整弁(44)が徐々に開くように
なされ、圧力が均等になった後は、圧力容器圧力調整弁
(44)が全開とされ、これにより、圧力が停止時圧力まで
降下する。

【００３４】実施例２図３において、水電解槽の冷却媒体導入管(21e)には、
実施例１で設けられていた還流水素を導入する冷却媒体
（還流水素）導入ライン(28)に代えて、循環水を分岐さ
せて水電解槽(20)の冷却媒体導入管(21e)に導入する冷
却媒体（分岐循環水）導入ライン(50)が設けられてい
る。この冷却媒体導入ライン(50)は、水循環ライン(26)
の循環ポンプ(41)下流側に設けられており、これによ
り、水循環ライン(26)から分岐した分岐循環水が水循環
ポンプ(41)による圧力によって冷却媒体導入管(21e)に
導入されている。

【００３５】還流水素を冷却媒体導入管(21e)に導入す
るための構成である水素分岐ライン(36)、温度調整弁(3
7)、高圧圧縮機(38)および還流水素冷却器(39)を省略
し、新たに冷却媒体導入ライン(50)としての循環水分岐
ラインを設けるとともに、水素ライン(22)の温度に応じ
て循環水分岐量を調整する温度調整弁(54)をこのライン
(50)に設けたこと以外の点は、実施例１と同じであり、
同じ構成には同じ符号を付してその説明は省略する。

【００３６】この実施例のものでは、水電解槽(20)で生
じた熱の排熱は、酸素側の循環水による移動、水素側の
水蒸気の蒸発潜熱および冷却媒体通路(19)を流れる分岐
循環水への熱移動によって行われている。また、圧力容
器(21)内に冷却された循環水が導入されて水電解槽(20)
との間隙を充満していることおよび圧力容器(21)外周に
設けられたジャケット(45)によっても水電解槽(20)の排
熱が行われている。高圧にて水電解した場合には、水素
側の水蒸気の発生量が極端に減少するが、この水蒸気の
蒸発潜熱による排熱が冷却媒体通路(19)を流れる分岐循
環水への熱移動による排熱によって補償される。こうし
て、高圧水素ガスを発生させる場合でも、電極接合体膜
（電解質膜）(3)が破損することが防止される。この実
施例では、水電解槽(20)の冷却のための構成が、循環ラ
イン(26)を分岐させるだけで得られており、簡単な構成
により冷却効率の向上が達成されている。

【００３７】実施例３図４において、水循環ライン(26)の圧力容器に通じる部
分の少し上流側に、水循環ライン(26)から分岐して圧力
容器(21)の左側壁に設けられた水導入管(21f)に接続さ
れた分岐ライン(51)が設けられている。そして、水循環
ライン(26)が接続されている水導入管(21c)には、水電
解槽(20)の給水ヘッダ(10)入口に通じる延長部(52)が設
けられている。こうして、水導入管延長部(52)は、水電
解槽への水供給ラインとなされており、分岐ライン(51)
は、実施例１の循環ラインと同様の圧力容器への水供給
ラインとなされ、２つの水供給ラインが形成されてい
る。

【００３８】分岐ライン(51)には、圧力容器圧力調整弁
(53)が設けられている。この圧力容器圧力調整弁(53)
は、圧力調整ライン(27)の圧力調整用連通管(43)圧力に
基づいて制御されるようになされており、同連通管(43)
途中に設けられた圧力容器圧力調整弁(44)と同様の機能
を有している。したがって、圧力調整ライン(27)の圧力
容器圧力調整弁(44)を制御するとともに、この圧力容器
圧力調整弁(53)も制御することにより、圧力容器(21)内
の圧力が予め定めた範囲内となるように制御することが
できる。

【００３９】その他の点は、実施例１と同じであり、同
じ構成には同じ符号を付してその説明は省略する。

【００４０】この実施例のものでは、水電解槽(20)への
純水の供給と圧力容器(21)への純水の供給とが別のライ
ン(26)(51)で行われており、水電解槽(20)に供給する純
水の流量・圧力等が調整しやすくなっているとともに、
圧力容器への供給ライン(51)中に圧力容器圧力調整弁(5
3)が設けられていることにより、圧力調整ライン(27)に
よる圧力調整機能を補助してより確実で精度の高い圧力
制御を行うことができる。

【００４１】なお、上記実施例においては、循環水ライ
ン(26)を簡素化するために、循環ポンプ(41)を１つだけ
設ける構成としているが、酸素ライン(24)とは接続され
ない水供給ラインを別途設けるとともに、このラインに
独立な循環ポンプを設置して、純水を供給するようにし
てももちろんよい。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、水電解槽の陰極側に冷
却媒体供給口が設けられているので、電解反応の継続に
よって最も高温となる電解槽の陰極側部分が効率よく冷
却され、したがって、電解質膜の温度が局部的に耐熱温
度以上になることが抑えられ、数十ＭＰａ（数百ｋｇ／
ｃｍ^２）程度の高圧にて水電解した場合でも、電解質膜
が破損することが防止される。

【００４３】また、水電解槽との間隙が水で充満される
ように水電解槽を収める圧力容器をさらに備えており、
圧力容器の水充満間隙と酸素気液分離器が圧力調整用連
通管により接続されているものでは、、高圧の水素ガス
が必要な場合においても、圧力容器を小さくかつ簡素な
ものにすることができるとともに、圧力調整用連通管途
中に圧力調整弁を設けることにより、高圧に到達した後
の水電解槽の締め付けを確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１による水素供給装置を示す概略図で
ある。

【図２】固体高分子型水電解槽を示す垂直縦断面図で
ある。

【図３】実施例２による水素供給装置を示す概略図で
ある。

【図４】実施例３による水素供給装置を示す概略図で
ある。

【図５】従来の高分子型水電解槽を示す分解斜視図で
ある。

【符号の説明】

(20)：固体高分子型水電解槽 (21)：圧力容器 (23)：水素気液分離器 (25)：酸素気液分離器 (26)：水循環ライン (41)：循環ポンプ (43)：圧力調整用配管 (44)：圧力調整弁 (50)：分岐ライン（冷却媒体導入ライン） (51)：分岐ライン（圧力容器への水供給ライン） (52)：水導入管延長部（水電解槽への水供給ライン） (53)：圧力調整弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辰己浩史大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内Ｆターム(参考） 4K021 AA01 BA02 BB04 CA05 CA08 CA09 CA10 CA11 CA12 CA13 DB04 DB15 DB53 DC01 DC03 5H027 AA02 BA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子電解質膜を用いて水を電解し、陽
極に酸素を、陰極に水素を発生させる固体高分子型水電
解槽と、水電解槽の陰極にて発生した水素と水を分離す
る水素気液分離器と、水電解槽の陽極にて発生した酸素
と水を分離する酸素気液分離器と、循環ポンプを有し水
電解槽へ水を供給する水循環ラインとを備えている水素
供給装置において、水電解槽に、電解反応によって生じ
た熱を排熱するための冷却媒体を同槽内に導入する冷却
媒体供給口が設けられていることを特徴とする、固体高
分子型水電解槽を用いた水素供給装置。
【請求項２】冷却媒体として水素気液分離器で分離さ
れた水素が使用されている、請求項１記載の固体高分子
型水電解槽を用いた水素供給装置。
【請求項３】冷却媒体として循環ラインを流れる水が
使用されている、請求項１記載の固体高分子型水電解槽
を用いた水素供給装置。
【請求項４】水電解槽との間隙が水で充満されるよう
に水電解槽を収める圧力容器をさらに備えており、圧力
容器の水充満間隙と酸素気液分離器が圧力調整用連通管
により接続されるとともに、圧力調整用連通管途中に、
圧力調整弁が設けられていることを特徴とする、請求項
１から３までのいずれかに記載の固体高分子型水電解槽
を用いた水素供給装置。
【請求項５】圧力容器内の水が水電解槽に供給されて
いる、請求項４に記載の固体高分子型水電解槽を用いた
水素供給装置。
【請求項６】水供給ラインとして、圧力容器の水充満
間隙に水を供給するラインがさらに設けられるととも
に、圧力容器の水充満間隙に水を供給するライン中に圧
力調整弁が設けられている、請求項４または５に記載の
固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置。
【請求項７】請求項４から６までのいずれかに記載の
固体高分子型水電解槽を用いた水素供給装置を運転する
に際し、立ち上げ時に圧力調整用連通管途中の圧力調整
弁を開き、圧力容器内の圧力が予め定めた値に達した
後、同弁を閉じることを特徴とする、固体高分子型水電
解槽を用いた水素供給装置の起動方法。