JP2004099985A

JP2004099985A - 水電解装置の熱利用システム

Info

Publication number: JP2004099985A
Application number: JP2002264153A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Shimizu; 清水　克俊
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】本発明は、水電解装置で生じた排熱を常に利用可能な状態にし得ることを課題とする。
【解決手段】水電解装置２１と、この水電解装置２１により生じる熱を貯蔵する貯蔵装置３０と、この貯蔵装置３０に接続された，熱源を必要とする機器２５とを具備し、前記貯蔵装置３０で貯蔵した熱を前記機器２５で使用することを特徴とする水電解装置の熱利用システム。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水電解装置の熱利用システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水電解装置を利用した従来技術としては、下記のものが知られている。
【０００３】
１）従来技術１（特開平５−２５１１０５号公報）
この技術は、図２に示すように、太陽光電池１の発電電力Ｐｓを水電解装置２に供給して水素を生成して貯蔵し、貯蔵した水素を必要に応じて燃料電池３に供給して電力Ｐ_Ｆに再変換し、得られた電力を負荷に供給するもので、水電解装置２で生成した水素を水素吸蔵合金に吸収して貯蔵する水素貯蔵装置４を備えた太陽光電源システムである。また、水素貯蔵装置４は、水素吸蔵合金を燃料電池３の排熱により加熱して燃料ガスとしての水素を放出する熱媒体循環系５を燃料電池３との間に備えている。ここで、熱媒体循環５は、冷却板５ａとポンプ５ｂと発熱回収用熱交換器５ｃとから構成される。なお、図中の符番６ａ，６ｂはバルブを示す。
【０００４】
２）従来技術２（特開２００２−６１７９７号公報）
この技術は、熱交換部１１ａを有する水電解装置１１と、この水電解装置１１によって製造された水素を吸蔵し、且つ放出することが可能な水素吸蔵材を持つ水素貯蔵タンク１２ａと、前記水電解装置１１の排熱により水素吸蔵後の前記水素貯蔵タンク１２ａを加熱してそのタンク１２ａの内圧を上昇させる加熱手段１３と、熱交換器１４と、水素貯蔵タンク１２ｂ、１２ｃとを備えた水素ステーション１５である。この水素ステーション１５には水素貯蔵タンク１６ａを備えた車両１６が接続されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２５１１０５号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−６１７９７号公報（第２−３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２、図３のように、水電解装置の排熱を利用した技術は知られているが、水電解装置で生じた余剰の排熱を常に蓄熱して必要な時に使用する技術は、従来なかった。
【０００８】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、水電解装置と、この水電解装置により生じる熱を貯蔵する貯蔵装置と、この貯蔵装置に接続された，熱源を必要とする機器とを具備し、前記貯蔵装置で貯蔵した熱を前記機器で使用することにより、水電解装置で生じた排熱を常に利用可能な状態にし得る水電解装置の熱利用システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水電解装置と、この水電解装置により生じる熱を貯蔵する貯蔵装置と、この貯蔵装置に接続された，熱源を必要とする機器とを具備し、前記貯蔵装置で貯蔵した熱を前記機器で使用することを特徴とする水電解装置の熱利用システムである。
【００１０】
本発明において、前記機器としては、例えば水素を吸蔵かつ放出することが可能な水素吸蔵合金を持つ水素貯蔵タンクが挙げられるが、これに限らず、熱源を必要とする水素プラント等にも利用可能である。
【００１１】
本発明のシステムを用いれば、従来、水電解装置に用いられる水電解セルのエネルギー効率が９０％程度で、１０％分はジュール発熱として熱になって系外へ放出されていたものが、排熱を常に貯蔵することになるので、必要な時に貯蔵した排熱を有効利用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例に係る水電解装置の熱利用システムについて図１を参照して説明する。
【００１３】
図中の符番２１は水電解装置を示す。この水電解装置２１には、ＤＣ電源２２が接続されている。また、水電解装置２１の上部は、配管２３ａを介してＨ_２用気液分離器２４ａの上部と接続されている。この気液分離器２４ａには水素吸蔵合金を内蔵した水素貯蔵タンク２５が接続されている。ここで、水素貯蔵タンク２５は、図示しないが、水素放出の際に加熱するためのヒータを備えている。
【００１４】
前記水電解装置２１の上部は、配管２３ｂを介してＯ_２用気液分離器２４ｂに接続されている。また、水電解装置２１の底部は、ポンプ２６ａを介装した配管２３ｃを介して前記気液分離器２４ｂの底部に接続されている。前記気液分離器２４ｂには、該気液分離器２４ｂ内の液体の温度を測定する温度計２７が配置されている。
【００１５】
前記気液分離器２４ｂには、ポンプ２６ｂ、開閉弁２８を夫々介装した配管２３ｄを介して熱交換器２９が接続されている。この熱交換器２９には、ポンプ２６ｃを介装した配管２３ｅを介して温水タンク（貯蔵装置）３０が接続されている。この温水タンク３０は、温水を更に加熱するためのヒータ３１を備えている。前記ポンプ２６ｂ、２６ｃ、温度計２７及び開閉弁２８は夫々電気的に接続されている。
【００１６】
上記実施例１では、水電解装置２１にＯ_２用気液分離器２４ｂ、熱交換器２９を介して温水タンク３０に接続させ、水電解装置２１で生じた余剰の排熱を温水タンク３０に貯蔵し、水素貯蔵タンク２５で水素を放出する際に必要な加熱源を補助するようなシステムになっている。従って、水素貯蔵タンク２５でのヒータの投入消費電力を小さくすることができ、水電解装置２の排熱を有効に利用することができる。
【００１７】
事実、例えば５Ｎｍ^３／ｈの水電解装置の場合、次のような熱源となる。
３．５４ＫＷｈ／Ｎｍ^３（Ｑ）×５Ｎｍ^３／ｈ×｛（１／０．９）−１｝
＝１．９７ＫＷ（但し、Ｑは水素の発熱量を示す）
従って、１．９７ＫＷの発熱分をヒータ消費電力の低減にあてることができる。
【００１８】
また、前記温水タンク３０は常に温水を貯蔵するように設定されているので、過熱が必要な場合は常にこの温水を利用することができ、熱効率を向上することができる。なお、温水の温度が低い場合は、ヒータ３１を稼動して温度を上げることができる。
【００１９】
但し、水素吸蔵合金の水素放出特性は、使用する合金の種類によって異なる。
【００２０】
なお、上記実施例では、熱源を必要とする機器として水素貯蔵タンクを用いた場合について述べたが、これに限定されない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、水電解装置と、この水電解装置により生じる熱を貯蔵する貯蔵装置と、この貯蔵装置に接続された，熱源を必要とする機器とを具備し、前記貯蔵装置で貯蔵した熱を前記機器で使用することにより、水電解装置で生じた排熱を常に利用可能な状態にし得る水電解装置の熱利用システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る水電解装置の熱利用システムの説明図。
【図２】従来の太陽光電源システムの説明図。
【図３】従来の水素ステーションの説明図。
【符号の説明】
２１…水電解装置、
２２…ＤＣ電源、
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ…配管、
２４ａ，２４ｂ…気液分離器、
２５…水素貯蔵タンク（熱源を必要とする機器）、
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…ポンプ、
２７…温度計、
２８…開閉弁
２９…熱交換器、
３０…温水タンク（貯蔵装置）、
３１…ヒータ。

Claims

水電解装置と、この水電解装置により生じる熱を貯蔵する貯蔵装置と、この貯蔵装置に接続された，熱源を必要とする機器とを具備し、前記貯蔵装置で貯蔵した熱を前記機器で使用することを特徴とする水電解装置の熱利用システム。
前記機器は、水素を吸蔵かつ放出することが可能な水素吸蔵材を持つ水素貯蔵タンクであることを特徴とする水電解装置の熱利用システム。