JP2007059196A - Power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムに関するものである。 The present invention relates to a power generation system that combines an electrolysis apparatus that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis apparatus.
近年、化石燃料に依存せずに発電効率の良好なクリーンな発電源として燃料電池を用いた発電システムが注目されている。 In recent years, a power generation system using a fuel cell as a clean power generation source with good power generation efficiency without depending on fossil fuel has attracted attention.
この燃料電池を用いた発電システムは、水素と酸素とを化学反応させることによって化学エネルギーを直接的に電気エネルギーに変換するものである。 This power generation system using a fuel cell directly converts chemical energy into electrical energy by chemically reacting hydrogen and oxygen.
そのため、燃料電池を用いた発電システムでは、燃料として水素を供給する必要がある。この水素の供給には、天然ガスを改質して水素ガスを生成する改質器によるもの、水素を貯蔵した水素吸蔵合金によるものなどが考えられてきているが、近年では、水素を連続して安定的に供給できる手段として、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置の利用が考えられている。 Therefore, in a power generation system using a fuel cell, it is necessary to supply hydrogen as a fuel. The supply of hydrogen has been considered by means of a reformer that generates hydrogen gas by reforming natural gas, or by a hydrogen storage alloy that stores hydrogen. As a means that can be stably supplied, use of an electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen is considered.
このように電気分解装置で生成した水素を燃料電池に供給する発電システムとしては、たとえば特許文献１に開示された発電システムが知られている。 For example, a power generation system disclosed in Patent Document 1 is known as a power generation system that supplies hydrogen generated by an electrolyzer to a fuel cell.
すなわち、図５に示すように、従来の発電システム101は、電気分解装置102と燃料電池103とを組合せて構成しており、水タンク104に電気分解装置102を接続し、この電気分解装置102に貯蔵タンク105,106を接続し、この貯蔵タンク105,106に燃料電池103を接続し、この燃料電池103にコンデンサー107を接続して構成していた。 That is, as shown in FIG. 5, the conventional power generation system 101 is configured by combining an electrolyzer 102 and a fuel cell 103, and the electrolyzer 102 is connected to a water tank 104. The storage tanks 105 and 106 are connected to each other, the fuel cell 103 is connected to the storage tanks 105 and 106, and the capacitor 107 is connected to the fuel cell 103.
そして、従来の発電システム101では、水タンク104から供給される水を電気分解装置102によって電気分解して水素と酸素とを生成し、生成した水素と酸素とをそれぞれ貯蔵タンク105,106に貯蔵しておき、貯蔵した水素と酸素とを燃料電池103にそれぞれ供給して、燃料電池103において水素と酸素とを反応させて電気エネルギーを生成し、この電気エネルギーをコンデンサー107に蓄えるとともに外部へ提供するようにしていた。
ところが、上記従来の燃料電池を用いた発電システムでは、燃料電池で用いる電解質として固体高分子型燃料電池や固体酸化物型燃料電池のように固体の電解質を用いた場合、電解質の経時的な劣化が起こり、また、アルカリ型燃料電池やリン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池のように液体の電解質を用いた場合、蒸発によって電解質の濃度が変化してしまい起電力が不安定となるおそれがあった。 However, in the above power generation system using a fuel cell, when a solid electrolyte such as a solid polymer fuel cell or a solid oxide fuel cell is used as an electrolyte used in the fuel cell, the electrolyte deteriorates over time. In addition, when a liquid electrolyte is used, such as an alkaline fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, or a molten carbonate fuel cell, the concentration of the electrolyte changes due to evaporation and the electromotive force becomes unstable. There was a fear.
そのため、従来の燃料電池では、電解質の交換や補充などのメンテナンス作業が必要となり、ランニングコストの増大を招くおそれがあった。 Therefore, in the conventional fuel cell, maintenance work such as electrolyte replacement or replenishment is required, which may increase the running cost.
特に、燃料電池のエネルギー源として電気分解装置によって生成した水素と酸素を用いる場合には、電気分解装置によって水素や酸素と同時に生成される酸性水やアルカリ水の影響によって水の電気分解効率の低減が生じるおそれがあり、発電システム全体での発電効率の低減を招くおそれがあった。 In particular, when hydrogen and oxygen generated by an electrolyzer are used as the energy source of a fuel cell, the electrolysis efficiency of water is reduced due to the influence of acidic water and alkaline water generated simultaneously with hydrogen and oxygen by the electrolyzer. May occur, which may reduce power generation efficiency of the entire power generation system.
そこで、本発明者は、電気分解装置と燃料電池とを組合わせた発電システムに関して鋭意研究を重ね、その結果、燃料電池で使用する電解質のメンテナンス作業をなくすとともに、電気分解装置での水の電気分解効率の向上を図るために、電気分解装置で生成された酸性水やアルカリ水を燃料電池の電解質として有効に利用することができる本発明を成すに至った。 Therefore, the present inventor has conducted extensive research on a power generation system in which an electrolyzer and a fuel cell are combined. As a result, maintenance work for an electrolyte used in the fuel cell is eliminated, and water electricity in the electrolyzer is eliminated. In order to improve the decomposition efficiency, the present invention has been achieved in which acidic water or alkaline water generated by an electrolysis apparatus can be effectively used as an electrolyte for a fuel cell.
すなわち、請求項１に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、前記燃料電池は、前記電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成とすることにした。 That is, in the present invention according to claim 1, in a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device. The fuel cell is configured to use acidic water generated by the electrolyzer as an electrolyte.
また、請求項２に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、前記燃料電池は、前記電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成とすることにした。 Further, in the present invention according to claim 2, in a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device. The fuel cell is configured to use alkaline water generated by the electrolyzer as an electrolyte.
また、請求項３に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、前記燃料電池として２種類の燃料電池を用い、一方の燃料電池は、前記電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成とし、他方の燃料電池は、前記電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成とすることにした。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a power generation system in which an electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolyzer. Two types of fuel cells are used as the fuel cell, one fuel cell is configured to use acidic water generated by the electrolyzer as an electrolyte, and the other fuel cell is generated by the electrolyzer. The alkaline water was used as the electrolyte.
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、前記燃料電池は、前記電気分解装置によって生成した水素と酸素とを用いて発電を行うように構成することにした。 Further, in the present invention according to claim 4, in the present invention according to any one of claims 1 to 3, the fuel cell generates power using hydrogen and oxygen generated by the electrolyzer. It was decided to configure as follows.
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項１〜請求項４のいずれかに係る本発明において、前記電気分解装置は、純水を電気分解して水素及び酸素並びにアルカリ水及び酸性水を生成することにした。 Moreover, in this invention which concerns on Claim 5, in this invention which concerns on any one of the said Claims 1-4, the said electrolysis apparatus electrolyzes pure water, hydrogen and oxygen, alkaline water, and acidic water Decided to generate.
また、請求項６に係る本発明では、前記請求項５に係る本発明において、前記電気分解装置は、電解槽の内部に陰極電極と陽極電極とを隔膜を挟んで対向配置し、陰極電極の上方に水素及びアルカリ水を排出するための陰極側排出口を形成するとともに、この陰極側排出口に気液分離装置を接続して水素とアルカリ水とを分離し、一方、陽極電極の上方に酸素及び酸性水を排出するための陽極側排出口を形成するとともに、この陽極側排出口に気液分離装置を接続して酸素と酸性水とを分離し、さらに、両電極の下方に純水を電解槽へ供給するための供給口を形成し、この供給口から純水を供給するように構成することにした。 Further, in the present invention according to claim 6, in the present invention according to claim 5, the electrolysis apparatus has a cathode electrode and an anode electrode facing each other with a diaphragm interposed inside the electrolytic cell. A cathode side discharge port for discharging hydrogen and alkaline water is formed above, and a gas-liquid separator is connected to the cathode side discharge port to separate hydrogen and alkaline water. On the other hand, above the anode electrode An anode side discharge port for discharging oxygen and acidic water is formed, and a gas-liquid separator is connected to the anode side discharge port to separate oxygen and acidic water. Further, pure water is provided below both electrodes. A supply port for supplying the water to the electrolytic cell was formed, and pure water was supplied from this supply port.
また、請求項７に係る本発明では、前記請求項１〜請求項６のいずれかに係る本発明において、前記電気分解装置に水道水から純水を生成する純水生成装置を接続することにした。 Further, in the present invention according to claim 7, in the present invention according to any one of claims 1 to 6, a pure water generating device for generating pure water from tap water is connected to the electrolyzer. did.
また、請求項８に係る本発明では、前記請求項７に係る本発明において、前記純水生成装置は、太陽光エネルギーによって水道水を蒸発させた後に冷却することによって純水を生成するように構成することにした。 Further, in the present invention according to claim 8, in the present invention according to claim 7, the pure water generating device generates pure water by cooling after evaporating tap water by solar energy. Decided to configure.
また、請求項９に係る本発明では、前記請求項１〜請求項８のいずれかに係る本発明において、前記電気分解装置は、電源としてソーラーバッテリーを用いることにした。 In the present invention according to claim 9, in the present invention according to any one of claims 1 to 8, the electrolysis apparatus uses a solar battery as a power source.
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。 And in this invention, there exists an effect described below.
すなわち、請求項１に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、燃料電池は、電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成としているために、電気分解装置によって生成される酸性水を有効に利用することができ、しかも、燃料電池の電解質の濃度変化を防止できて燃料電池の起電力を安定化させることができるとともに、電気分解装置での水の電気分解効率を向上させることができるので、発電システム全体の発電効率を向上させることができる。 That is, in the present invention according to claim 1, in a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device. In addition, since the fuel cell is configured to use the acid water generated by the electrolyzer as the electrolyte, the acid water generated by the electrolyzer can be used effectively, and the fuel cell electrolyte The concentration change can be prevented and the electromotive force of the fuel cell can be stabilized, and the electrolysis efficiency of water in the electrolyzer can be improved, so that the power generation efficiency of the entire power generation system can be improved. .
また、請求項２に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、燃料電池は、電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成としているために、電気分解装置によって生成されるアルカリ水を有効に利用することができ、しかも、燃料電池の電解質の濃度変化を防止できて燃料電池の起電力を安定化させることができるとともに、電気分解装置での水の電気分解効率を向上させることができるので、発電システム全体の発電効率を向上させることができる。 Further, in the present invention according to claim 2, in a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device. In addition, since the fuel cell has a configuration in which alkaline water generated by the electrolyzer is used as an electrolyte, the alkaline water generated by the electrolyzer can be used effectively, and the electrolyte of the fuel cell The concentration change can be prevented and the electromotive force of the fuel cell can be stabilized, and the electrolysis efficiency of water in the electrolyzer can be improved, so that the power generation efficiency of the entire power generation system can be improved. .
また、請求項３に係る本発明では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置と、この電気分解装置によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池とを組合わせた発電システムにおいて、燃料電池として２種類の燃料電池を用い、一方の燃料電池は、電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成とし、他方の燃料電池は、電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成としているために、電気分解装置によって生成される酸性水及びアルカリ水を有効に利用することができ、しかも、燃料電池の電解質の濃度変化を防止できて燃料電池の起電力を安定化させることができるとともに、電気分解装置での水の電気分解効率を向上させることができるので、発電システム全体の発電効率を向上させることができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a power generation system in which an electrolyzer that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolyzer. Two types of fuel cells are used as fuel cells, one fuel cell is configured to use acidic water generated by an electrolyzer as an electrolyte, and the other fuel cell is alkaline water generated by an electrolyzer. Therefore, it is possible to effectively use acidic water and alkaline water generated by the electrolyzer, and to prevent changes in the electrolyte concentration of the fuel cell. Can be stabilized and the electrolysis efficiency of water in the electrolyzer can be improved. It can be.
また、請求項４に係る本発明では、電気分解装置によって生成した水素と酸素とを用いて燃料電池で発電を行うように構成しているために、電気分解装置によって生成される水素及び酸素を有効に利用することができる。 In the present invention according to claim 4, since the fuel cell is configured to generate power using hydrogen and oxygen generated by the electrolyzer, hydrogen and oxygen generated by the electrolyzer are It can be used effectively.
また、請求項５に係る本発明では、電気分解装置によって純水を電気分解して水素及び酸素並びにアルカリ水及び酸性水を生成することにしているために、生成される水素、酸素、酸性水、アルカリ水に不純物や塩基が含まれず、燃料電池での発電効率をより一層向上させることができ、しかも、電解質としての酸性水やアルカリ水を廃棄する際に環境に悪影響を及ぼす中和塩の生成を未然に防止することができる。 Moreover, in this invention which concerns on Claim 5, since it decided to electrolyze pure water with an electrolyzer and to produce | generate hydrogen and oxygen, alkaline water, and acidic water, the produced | generated hydrogen, oxygen, acidic water In addition, alkaline water does not contain impurities or bases, which can further improve the power generation efficiency of the fuel cell. Moreover, neutralizing salts that adversely affect the environment when discarding acidic water or alkaline water as electrolytes Generation can be prevented in advance.
また、請求項６に係る本発明では、電解槽の内部に陰極電極と陽極電極とを隔膜を挟んで対向配置し、陰極電極の上方に水素及びアルカリ水を排出するための陰極側排出口を形成するとともに、この陰極側排出口に気液分離装置を接続して水素とアルカリ水とを分離し、一方、陽極電極の上方に酸素及び酸性水を排出するための陽極側排出口を形成するとともに、この陽極側排出口に気液分離装置を接続して酸素と酸性水とを分離し、さらに、両電極の下方に純水を電解槽へ供給するための供給口を形成し、この供給口から純水を供給するように電気分解装置を構成しているために、純水を良好に安定して連続的に電気分解することができ、燃料電池に水素及び酸素並びにアルカリ水及び酸性水を安定して連続的に供給することができる。 Further, in the present invention according to claim 6, a cathode electrode and an anode electrode are disposed opposite to each other with a diaphragm interposed inside the electrolytic cell, and a cathode side discharge port for discharging hydrogen and alkaline water is provided above the cathode electrode. At the same time, a gas-liquid separation device is connected to the cathode side outlet to separate hydrogen and alkaline water, while an anode side outlet for discharging oxygen and acidic water is formed above the anode electrode. At the same time, a gas-liquid separator is connected to the anode side discharge port to separate oxygen and acidic water, and further, a supply port for supplying pure water to the electrolytic cell is formed below both electrodes. Since the electrolyzer is configured to supply pure water from the mouth, the pure water can be electrolyzed in a stable and stable manner, and hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water are supplied to the fuel cell. Can be supplied stably and continuously.
また、請求項７に係る本発明では、電気分解装置に水道水から純水を生成する純水生成装置を接続しているために、発電システムの発電原料として容易かつ安価に入手できる水道水を使用することができ、発電システムのランニングコストを低減することができる。 Further, in the present invention according to claim 7, since a pure water generating device that generates pure water from tap water is connected to the electrolyzer, tap water that can be easily and inexpensively obtained as a power generation raw material of the power generation system is used. It can be used, and the running cost of the power generation system can be reduced.
また、請求項８に係る本発明では、太陽光エネルギーによって水道水を蒸発させた後に冷却することによって純水を生成するように純水生成装置を構成しているために、自然エネルギーを有効に利用した発電システムとすることができ、発電システムのランニングコストを低減することができる。 Moreover, in this invention which concerns on Claim 8, since the pure water production | generation apparatus is comprised so that pure water may be produced | generated by cooling, after evaporating tap water with solar energy, natural energy is effectively used. The power generation system can be used, and the running cost of the power generation system can be reduced.
また、請求項９に係る本発明では、電気分解装置の電源としてソーラーバッテリーを用いているために、自然エネルギーを有効に利用した発電システムとすることができ、発電システムのランニングコストを低減することができる。 Further, in the present invention according to claim 9, since a solar battery is used as the power source of the electrolysis apparatus, it is possible to provide a power generation system that effectively uses natural energy, and to reduce the running cost of the power generation system. Can do.
本発明は、電気分解装置と燃料電池とを組合わせて発電を行う発電システムに関するものであり、電気分解装置によって水を電気分解して水素を生成し、この水素を用いて燃料電池で発電を行うように構成したものである。 The present invention relates to a power generation system that generates electricity by combining an electrolyzer and a fuel cell. The electrolyzer electrolyzes water to generate hydrogen, and uses the hydrogen to generate power in the fuel cell. It is configured to do.
そして、本発明では、電気分解装置によって水を電気分解する際に生成される酸性水又はアルカリ水を燃料電池の電解質として利用する構成としたものである。 And in this invention, it is set as the structure which utilizes the acidic water or alkaline water produced | generated when electrolyzing water with an electrolyzer as an electrolyte of a fuel cell.
ここで、燃料電池として発電時の伝導イオンとして水素イオンを用いる酸性水型の燃料電池の場合には、電解質として電気分解装置で生成される酸性水を用い、一方、燃料電池として発電時の伝導イオンとして水酸化物イオンを用いるアルカリ水型の燃料電池の場合には、電解質として電気分解装置で生成されるアルカリ水を用いる。 Here, in the case of an acidic water type fuel cell that uses hydrogen ions as a conduction ion during power generation as a fuel cell, acidic water generated by an electrolyzer is used as an electrolyte, while the conduction during power generation as a fuel cell. In the case of an alkaline water type fuel cell using hydroxide ions as ions, alkaline water produced by an electrolyzer is used as an electrolyte.
本発明では、燃料電池として酸性水型の燃料電池又はアルカリ水型の燃料電池のいずれか一方だけを用い、電気分解装置によって生成される水素だけを燃料電池での発電に用いた構成であればよいが、さらに、燃料電池として酸性水型の燃料電池とアルカリ水型の燃料電池とを用い、電気分解装置で生成される酸性水とアルカリ水の両方を利用する構成とすることもでき、また、電気分解装置で生成される水素と酸素の両方を燃料電池に供給する構成とすることもできる。 In the present invention, any one of an acid water type fuel cell and an alkaline water type fuel cell is used as the fuel cell, and only hydrogen generated by the electrolyzer is used for power generation in the fuel cell. It is also possible to use an acidic water type fuel cell and an alkaline water type fuel cell as the fuel cell, and to use both acidic water and alkaline water generated by the electrolyzer, Also, a configuration may be adopted in which both hydrogen and oxygen generated by the electrolysis apparatus are supplied to the fuel cell.
特に、電気分解装置としては、水道水を電気分解するものであってもよいが、純水を電気分解して水素と酸素とアルカリ水と酸性水とを生成する構成とすることもでき、或いは、水道水から純水を生成する純水生成装置を接続した構成とすることもできる。 In particular, the electrolyzer may be one that electrolyzes tap water, but may be configured to generate hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water by electrolyzing pure water, or Also, a configuration in which a pure water generating device that generates pure water from tap water can be connected.
また、複数個の電気分解装置を直列に接続することによってアルカリ水や酸性水の電気分解を複数回行なったり、或いは、電気分解装置で生成されたアルカリ水や酸性水を煮沸することによって、アルカリ水や酸性水のイオン濃度を増大させるように構成することもできる。 In addition, alkaline water or acidic water is electrolyzed a plurality of times by connecting a plurality of electrolyzers in series, or alkaline water or acidic water generated by the electrolyzer is boiled, It can also be configured to increase the ion concentration of water or acidic water.
さらに、電気分解装置や純水生成装置におけるエネルギー源としては、通常の商用電源を用いてもよいが、自然エネルギー、たとえば太陽光エネルギーを利用した構成とすることもできる。 Furthermore, as an energy source in the electrolyzer and the pure water generator, a normal commercial power source may be used, but a configuration using natural energy, for example, solar energy can be used.
以下に、本発明に係る発電システムの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。 The specific configuration of the power generation system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１に示すように、本発明に係る発電システム１は、水を電気分解して水素と酸素とアルカリ水と酸性水とを生成する電気分解部２と、電気分解部２で生成された水素と酸素とアルカリ水と酸性水を用いて発電を行う燃料電池部３とで構成している。 As shown in FIG. 1, a power generation system 1 according to the present invention includes an electrolysis unit 2 that electrolyzes water to generate hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water, and hydrogen generated by the electrolysis unit 2. And a fuel cell unit 3 that generates power using oxygen, alkaline water, and acidic water.
これら各部の構成について以下に説明する。 The configuration of each part will be described below.
まず、電気分解部２の構成について説明すると、電気分解部２は、図１に示すように、水道水から純水を生成する純水生成装置４と、この純水生成装置４で生成された純水を電気分解して水素と酸素とアルカリ水と酸性水とを生成する電気分解装置５と、この電気分解装置５で生成された水素と酸素とアルカリ水と酸性水とをそれぞれ貯蔵する貯蔵タンク6,7,8,9とで構成している。 First, the structure of the electrolysis unit 2 will be described. As shown in FIG. 1, the electrolysis unit 2 is generated by a pure water generation device 4 that generates pure water from tap water and the pure water generation device 4. An electrolyzer 5 that electrolyzes pure water to produce hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water, and a storage that stores hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water produced by the electrolyzer 5, respectively. It consists of tanks 6, 7, 8, and 9.
純水生成装置４は、水道水を貯蔵する貯蔵タンク10と、貯蔵タンク10から供給された水道水を太陽光エネルギーによって蒸発させる蒸発装置11と、蒸発装置11で生成された蒸気を不純物を除去しながら冷却して純水を生成する冷却装置12と、これら蒸発装置11及び冷却装置12によって水道水から生成された純水を貯蔵する貯蔵タンク13とで構成している。 The pure water generating device 4 removes impurities from a storage tank 10 for storing tap water, an evaporator 11 for evaporating tap water supplied from the storage tank 10 by solar energy, and steam generated by the evaporator 11 The cooling device 12 is configured to cool and generate pure water, and the evaporation device 11 and the storage tank 13 that stores pure water generated from tap water by the cooling device 12.
この純水生成装置４は、電気分解装置５に純水供給パイプ14を介して接続している。 The pure water generator 4 is connected to the electrolyzer 5 through a pure water supply pipe 14.
電気分解装置５は、図２に示すように、純水供給パイプ14に電気分解装置本体15を接続するとともに、この電気分解装置本体15に２個の気液分離装置16,17を接続している。 As shown in FIG. 2, the electrolyzer 5 has an electrolyzer main body 15 connected to the pure water supply pipe 14 and two gas-liquid separators 16 and 17 connected to the electrolyzer main body 15. Yes.
純水供給パイプ14は、中途部にストップバルブ18を介設するとともに、中途部において電気分解装置本体15の陰極側へ純水を供給する陰極側純水供給パイプ19と電気分解装置本体15の陽極側へ純水を供給する陽極側純水供給パイプ20とに二股状に分岐し、各純水供給パイプ19,20の中途部にストップバルブ21,22と流量調整バルブ23,24とをそれぞれ介設している。 The deionized water supply pipe 14 is provided with a stop valve 18 in the middle, and the deionized water supply pipe 19 and the electrolyzer main body 15 for supplying deionized water to the cathode side of the electrolyzer main body 15 in the middle. Bifurcates into an anode-side pure water supply pipe 20 that supplies pure water to the anode side, and a stop valve 21, 22 and a flow rate adjustment valve 23, 24 are provided in the middle of each pure water supply pipe 19, 20 respectively. It is installed.
電気分解装置本体15は、矩形箱型状のポリプロピレン製の電解槽25の内側中央部にセルロース又は綿からなる布製の隔膜26を張設して電解槽25の内部を陰極室27と陽極室28とに区画するとともに、陰極室27の隔膜26の近傍にアルカリ性雰囲気で溶出しにくい材料である白金製の棒状の陰極電極29を取付ける一方、陽極室28の隔膜26の近傍に酸性雰囲気で溶出しにくい材料である白金製の棒状の陽極電極30を取付けることによって、電解槽25の内部に陰極電極29と陽極電極30とを隔膜26を挟んで対向配置し、これらの陰極電極29と陽極電極30とに直流電源としてのソーラーバッテリー31を接続している。 The electrolyzer main body 15 is formed by stretching a cloth diaphragm 26 made of cellulose or cotton in the center of the inside of a rectangular box-shaped polypropylene electrolytic cell 25, and the inside of the electrolytic cell 25 is a cathode chamber 27 and an anode chamber 28. In addition, a rod-shaped cathode electrode 29 made of platinum, which is a material difficult to elute in an alkaline atmosphere, is attached in the vicinity of the diaphragm 26 in the cathode chamber 27, while eluting in an acidic atmosphere in the vicinity of the diaphragm 26 in the anode chamber 28. By attaching a platinum rod-shaped anode electrode 30 which is a difficult material, the cathode electrode 29 and the anode electrode 30 are arranged opposite to each other with the diaphragm 26 inside the electrolytic cell 25, and the cathode electrode 29 and the anode electrode 30 are disposed. And a solar battery 31 as a DC power source.
また、電気分解装置本体15は、電解槽25の陰極電極29の上方側に陰極側排出口32を陰極電極29に近接させて形成するとともに、この陰極側排出口32に気液分離装置16を接続し、一方、電解槽25の陽極電極30の上方側に陽極側排出口34を陽極電極30に近接させて形成するとともに、この陽極側排出口34に気液分離装置17を接続している。 Further, the electrolyzer main body 15 has a cathode side discharge port 32 formed close to the cathode electrode 29 on the upper side of the cathode electrode 29 of the electrolytic cell 25, and the gas-liquid separation device 16 is formed in the cathode side discharge port 32. On the other hand, the anode side discharge port 34 is formed on the upper side of the anode electrode 30 of the electrolytic cell 25 so as to be close to the anode electrode 30, and the gas-liquid separation device 17 is connected to the anode side discharge port 34. .
さらに、電気分解装置本体15は、電解槽25の両電極29,30の下方側に供給口36,37を各電極29,30から離反させて形成し、陰極室27に形成した供給口36に陰極側純水供給パイプ19を接続し、一方、陽極室28に形成した供給口37に陽極側純水供給パイプ20を接続している。 Furthermore, the electrolyzer main body 15 is formed on the lower side of the both electrodes 29, 30 of the electrolytic cell 25 by separating the supply ports 36, 37 from the electrodes 29, 30, and into the supply port 36 formed in the cathode chamber 27. A cathode-side pure water supply pipe 19 is connected, while an anode-side pure water supply pipe 20 is connected to a supply port 37 formed in the anode chamber 28.
これにより、電気分解装置本体15は、純水生成装置４から純水供給パイプ14を介して純水が連続して供給され、電解槽25の内部に充填された純水を両電極29,30によって電気分解して、陰極室27において水素を生成するとともに、この水素が生成される過程で生じる水酸化物イオン（ＯＨ−）を多く含んだアルカリ水を生成し、一方、陽極室28において酸素を生成するとともに、この酸素が生成される過程で生じる水素イオン（Ｈ＋）を多く含んだ酸性水を生成する。 As a result, the electrolyzer main body 15 is continuously supplied with pure water from the pure water generating device 4 via the pure water supply pipe 14, and the pure water filled in the electrolytic cell 25 is supplied to both electrodes 29, 30. To produce hydrogen in the cathode chamber 27 and alkaline water containing a large amount of hydroxide ions (OH − ) generated in the process of producing this hydrogen, while oxygen in the anode chamber 28 And acidic water containing a large amount of hydrogen ions (H + ) generated in the process of generating oxygen.
そして、電気分解装置本体15の陰極室27において生成された水素とアルカリ水は、気液分離装置16で気体の水素と液体のアルカリ水とに分離され、水素は水素用の貯蔵タンク６に供給され、アルカリ水はアルカリ水用の貯蔵タンク８に供給される。 Then, hydrogen and alkaline water generated in the cathode chamber 27 of the electrolyzer main body 15 are separated into gaseous hydrogen and liquid alkaline water by the gas-liquid separator 16, and the hydrogen is supplied to the hydrogen storage tank 6. Then, the alkaline water is supplied to the storage tank 8 for alkaline water.
また、電気分解装置本体15の陽極室28において生成された酸素と酸性水は、気液分離装置17で気体の酸素と液体の酸性水とに分離され、酸素は酸素用の貯蔵タンク７に供給され、酸性水は酸性水用の貯蔵タンク９に供給される。 The oxygen and acidic water generated in the anode chamber 28 of the electrolyzer main body 15 are separated into gaseous oxygen and liquid acidic water by the gas-liquid separator 17, and oxygen is supplied to the oxygen storage tank 7. Then, the acidic water is supplied to the storage tank 9 for acidic water.
ここで、電気分解装置本体15で純水を良好に電気分解するためには、両電極29,30を短絡しない程度に近接させて配置することが望ましく、直径0.3mmで長さ65cmの電極29,30を0.22mm間隔で配置した場合に電圧50Vで電流0.35Aから100Vで電流0.66Aの範囲で効率的に電気分解されることが確認された。また、各電極29,30の近傍でのイオン濃度を新たに供給した純水によって低下させないように各電極29,30と純水の供給口36,37とは離反させて配置することが望ましい。なお、電解槽２５の内部にｐH値の高いアルカリ水を添加してもよく、また、水酸化ナトリウムなどの電解質を添加させてもよい。但し、水酸化ナトリウムなどの電解質を添加させた場合には廃棄時に中和塩を生じるため好ましくはない。 Here, in order to electrolyze pure water satisfactorily in the electrolyzer main body 15, it is desirable to arrange the electrodes 29 and 30 as close as possible so as not to short-circuit the electrode 29 having a diameter of 0.3 mm and a length of 65 cm. , 30 were arranged at 0.22 mm intervals, it was confirmed that the electrolysis was efficiently carried out in the range of current 0.35A at 50V and current 0.66A at 100V. In addition, it is desirable that the electrodes 29 and 30 and the pure water supply ports 36 and 37 be arranged apart from each other so that the ion concentration in the vicinity of the electrodes 29 and 30 is not lowered by newly supplied pure water. Alkaline water having a high pH value may be added to the inside of the electrolytic cell 25, or an electrolyte such as sodium hydroxide may be added. However, when an electrolyte such as sodium hydroxide is added, a neutralized salt is generated at the time of disposal, which is not preferable.
電気分解部２は、以上のように構成しており、水道水を原料として、電気分解によって水素と酸素とアルカリ水と酸性水を生成して、各貯蔵タンク6,7,8,9に貯蔵するようになっている。なお、電気分解部２で生成したアルカリ水や酸性水は、後述するように燃料電池部３で電解質として利用することになるため、所望のイオン濃度のアルカリ水や酸性水とするために、電気分解部２において複数個の電気分解装置本体15を直列的に接続して、所望のイオン濃度になるまで複数回の電気分解を繰り返して行うようにすることもできる。 The electrolysis unit 2 is configured as described above. Using tap water as a raw material, hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water are generated by electrolysis and stored in the storage tanks 6, 7, 8, and 9. It is supposed to be. In addition, since the alkaline water and acidic water produced | generated in the electrolysis part 2 will be utilized as electrolyte by the fuel cell part 3 so that it may mention later, in order to use alkaline water and acidic water of desired ion concentration, It is also possible to connect a plurality of electrolyzer main bodies 15 in series in the decomposing unit 2 and repeatedly perform electrolysis a plurality of times until a desired ion concentration is obtained.
次に、燃料電池部３の構成について説明すると、燃料電池部３は、図１に示すように、アルカリ水型の燃料電池38と酸性水型の燃料電池39とこれら両燃料電池38,39で発電された電気を蓄えておき必要に応じて出力するコンデンサー40とで構成している。 Next, the configuration of the fuel cell unit 3 will be described. The fuel cell unit 3 includes an alkaline water type fuel cell 38, an acidic water type fuel cell 39, and both of these fuel cells 38 and 39 as shown in FIG. It consists of a capacitor 40 that stores the generated electricity and outputs it as needed.
アルカリ水型の燃料電池38は、図３に示すように、上下一対のケーシング41,42からなるポリプロピレン製の密閉容器43の内側中央部にセルロース又は綿からなる電解質保持層44を配置し、この電解質保持層44の上部に酸素から酸素イオンを生成させるための白金製の酸素側触媒層45を積層し、この酸素側触媒層45の上部に酸素を拡散させるための酸素拡散層46を積層し、一方、電解質保持層44の下部に水素から水素イオンを生成させるための白金製の水素側触媒層47を積層し、この水素側触媒層47の下部に水素を拡散させるための水素拡散層48を積層している。酸素拡散層46と水素拡散層48には、コンデンサー40を電線49を介して接続している。 As shown in FIG. 3, the alkaline water fuel cell 38 has an electrolyte holding layer 44 made of cellulose or cotton disposed in the center of the inside of a polypropylene sealed container 43 made up of a pair of upper and lower casings 41, 42. A platinum oxygen side catalyst layer 45 for generating oxygen ions from oxygen is laminated on the electrolyte holding layer 44, and an oxygen diffusion layer 46 for diffusing oxygen is laminated on the oxygen side catalyst layer 45. On the other hand, a platinum hydrogen side catalyst layer 47 for generating hydrogen ions from hydrogen is stacked below the electrolyte holding layer 44, and a hydrogen diffusion layer 48 for diffusing hydrogen into the lower part of the hydrogen side catalyst layer 47. Are stacked. A capacitor 40 is connected to the oxygen diffusion layer 46 and the hydrogen diffusion layer 48 via an electric wire 49.
また、アルカリ水型の燃料電池38は、密閉容器43の中央上部に酸素拡散層46に連通連結させた酸素供給口50と酸素排出口51とを形成し、これらの酸素供給口50と酸素排出口51を酸素用の貯蔵タンク７に接続して、酸素用の貯蔵タンク７に貯蔵された酸素が酸素供給口50から酸素拡散層46へ供給され、その後、酸素を酸素排出口51から貯蔵タンク７へ排出するようにしている。なお、酸素排出口51からは発電によって生成された水分も含まれるために酸素排出口51と貯蔵タンク７との間に水分除去装置を介設することが望ましい。 The alkaline water fuel cell 38 has an oxygen supply port 50 and an oxygen discharge port 51 that are connected to the oxygen diffusion layer 46 at the center upper portion of the sealed container 43. By connecting the outlet 51 to the oxygen storage tank 7, oxygen stored in the oxygen storage tank 7 is supplied from the oxygen supply port 50 to the oxygen diffusion layer 46, and then oxygen is supplied from the oxygen discharge port 51 to the storage tank. It is trying to discharge to 7. In addition, since the moisture produced | generated by the electric power generation is also contained from the oxygen discharge port 51, it is desirable to interpose a water removal device between the oxygen discharge port 51 and the storage tank 7.
また、アルカリ水型の燃料電池38は、密閉容器43の中央下部に水素拡散層48に連通連結させた水素供給口52と水素排出口53とを形成し、これらの水素供給口52と水素排出口53を水素用の貯蔵タンク６に接続して、水素用の貯蔵タンク６に貯蔵された水素が水素供給口52から水素拡散層48へ供給され、その後、水素を水素排出口53から貯蔵タンク６へ排出するようにしている。なお、水素排出口53からは発電によって生成された水分も含まれるために水素排出口53と貯蔵タンク６との間に水分除去装置を介設することが望ましい。 In addition, the alkaline water fuel cell 38 has a hydrogen supply port 52 and a hydrogen discharge port 53 connected to the hydrogen diffusion layer 48 in the lower center of the sealed container 43, and these hydrogen supply port 52 and the hydrogen discharge port By connecting the outlet 53 to the hydrogen storage tank 6, the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 6 is supplied from the hydrogen supply port 52 to the hydrogen diffusion layer 48, and then the hydrogen is supplied from the hydrogen discharge port 53 to the storage tank. 6 is discharged. In addition, since the water produced | generated by the electric power generation is also contained from the hydrogen discharge port 53, it is desirable to interpose a water removal device between the hydrogen discharge port 53 and the storage tank 6.
さらに、アルカリ水型の燃料電池38は、密閉容器43の左側上部に電解質保持層44に連通連結させた電解質供給口54を形成するとともに、密閉容器43の右側下部に電解質保持層44に連通連結させた電解質排出口55を形成し、これらの電解質供給口54と電解質排出口55をアルカリ水用の貯蔵タンク８に接続して、アルカリ水用の貯蔵タンク８に貯蔵されたアルカリ水が電解質供給口54から電解質保持層44へ供給され、その後、電解質を電解質排出口55から貯蔵タンク８へ排出するようにしている。 Further, the alkaline water fuel cell 38 has an electrolyte supply port 54 connected to the electrolyte holding layer 44 in the upper left portion of the sealed container 43 and is connected to the electrolyte holding layer 44 in the lower right portion of the sealed container 43. The electrolyte discharge port 55 is formed, and the electrolyte supply port 54 and the electrolyte discharge port 55 are connected to the storage tank 8 for alkaline water, and the alkaline water stored in the storage tank 8 for alkaline water is supplied with the electrolyte. The electrolyte 54 is supplied from the port 54 to the electrolyte holding layer 44, and then the electrolyte is discharged from the electrolyte discharge port 55 to the storage tank 8.
このようにして、アルカリ水型の燃料電池38では、電気分解装置５で生成された酸素と水素とをエネルギー源として循環させて利用するとともに、電気分解装置５で生成されたアルカリ水を電解質として循環させて利用して、発電を行うようにしている。 In this way, in the alkaline water type fuel cell 38, oxygen and hydrogen generated in the electrolyzer 5 are circulated and used as energy sources, and alkaline water generated in the electrolyzer 5 is used as an electrolyte. It is used in a circulating manner to generate electricity.
一方、酸性水型の燃料電池39も上記アルカリ水型の燃料電池38と同様の構成となっており、図４に示すように、上下一対のケーシング56,57からなるポリプロピレン製の密閉容器58の内側中央部にセルロース又は綿からなる電解質保持層59を配置し、この電解質保持層59の上部に酸素から酸素イオンを生成させるための白金製の酸素側触媒層60を積層し、この酸素側触媒層60の上部に酸素を拡散させるための酸素拡散層61を積層し、一方、電解質保持層59の下部に水素から水素イオンを生成させるための白金製の水素側触媒層62を積層し、この水素側触媒層62の下部に水素を拡散させるための水素拡散層63を積層している。酸素拡散層61と水素拡散層63には、コンデンサー40を電線64を介して接続している。 On the other hand, the acidic water type fuel cell 39 has the same structure as the alkaline water type fuel cell 38, and as shown in FIG. 4, a polypropylene sealed container 58 made up of a pair of upper and lower casings 56, 57 is used. An electrolyte holding layer 59 made of cellulose or cotton is disposed in the inner central portion, and a platinum oxygen side catalyst layer 60 for generating oxygen ions from oxygen is laminated on the electrolyte holding layer 59, and this oxygen side catalyst is laminated. An oxygen diffusion layer 61 for diffusing oxygen is laminated on the upper part of the layer 60, while a platinum hydrogen side catalyst layer 62 for producing hydrogen ions from hydrogen is laminated on the lower part of the electrolyte holding layer 59. A hydrogen diffusion layer 63 for diffusing hydrogen is laminated below the hydrogen side catalyst layer 62. A capacitor 40 is connected to the oxygen diffusion layer 61 and the hydrogen diffusion layer 63 via an electric wire 64.
また、酸性水型の燃料電池39は、密閉容器58の中央上部に酸素拡散層61に連通連結させた酸素供給口65と酸素排出口66とを形成し、これらの酸素供給口65と酸素排出口66を酸素用の貯蔵タンク７に接続して、酸素用の貯蔵タンク７に貯蔵された酸素が酸素供給口65から酸素拡散層61へ供給され、その後、酸素を酸素排出口66から貯蔵タンク７へ排出するようにしている。なお、酸素排出口66からは発電によって生成された水分も含まれるために酸素排出口66と貯蔵タンク７との間に水分除去装置を介設することが望ましい。 The acidic water type fuel cell 39 has an oxygen supply port 65 and an oxygen discharge port 66 connected to the oxygen diffusion layer 61 in the upper center of the sealed container 58, and these oxygen supply port 65 and oxygen discharge port By connecting the outlet 66 to the oxygen storage tank 7, oxygen stored in the oxygen storage tank 7 is supplied from the oxygen supply port 65 to the oxygen diffusion layer 61, and then oxygen is supplied from the oxygen discharge port 66 to the storage tank. It is trying to discharge to 7. In addition, since the water produced | generated by the electric power generation is also contained from the oxygen discharge port 66, it is desirable to interpose a water removal device between the oxygen discharge port 66 and the storage tank 7.
また、酸性水型の燃料電池39は、密閉容器58の中央下部に水素拡散層63に連通連結させた水素供給口67と水素排出口68とを形成し、これらの水素供給口67と水素排出口68を水素用の貯蔵タンク６に接続して、水素用の貯蔵タンク６に貯蔵された水素が水素供給口67から水素拡散層63へ供給され、その後、水素を水素排出口68から貯蔵タンク６へ排出するようにしている。なお、水素排出口68からは発電によって生成された水分も含まれるために水素排出口68と貯蔵タンク６との間に水分除去装置を介設することが望ましい。 The acidic water type fuel cell 39 has a hydrogen supply port 67 and a hydrogen discharge port 68 connected to the hydrogen diffusion layer 63 in the lower center of the sealed container 58, and these hydrogen supply port 67 and the hydrogen discharge port By connecting the outlet 68 to the hydrogen storage tank 6, the hydrogen stored in the hydrogen storage tank 6 is supplied from the hydrogen supply port 67 to the hydrogen diffusion layer 63, and then the hydrogen is supplied from the hydrogen discharge port 68 to the storage tank. 6 is discharged. In addition, since the water produced | generated by the electric power generation is also contained from the hydrogen discharge port 68, it is desirable to interpose a water removal device between the hydrogen discharge port 68 and the storage tank 6.
さらに、酸性水型の燃料電池39は、密閉容器58の左側上部に電解質保持層59に連通連結させた電解質供給口69を形成するとともに、密閉容器58の右側下部に電解質保持層59に連通連結させた電解質排出口70を形成し、これらの電解質供給口69と電解質排出口70を酸性水用の貯蔵タンク９に接続して、酸性水用の貯蔵タンク９に貯蔵された酸性水が電解質供給口69から電解質保持層59へ供給され、その後、電解質を電解質排出口70から貯蔵タンク９へ排出するようにしている。 Further, the acidic water type fuel cell 39 is formed with an electrolyte supply port 69 connected to the electrolyte holding layer 59 in the upper left part of the sealed container 58 and connected to the electrolyte holding layer 59 in the lower right part of the sealed container 58. The electrolyte discharge port 70 is formed, and the electrolyte supply port 69 and the electrolyte discharge port 70 are connected to the acid water storage tank 9 so that the acid water stored in the acid water storage tank 9 is supplied to the electrolyte. The electrolyte is supplied from the port 69 to the electrolyte holding layer 59, and then the electrolyte is discharged from the electrolyte discharge port 70 to the storage tank 9.
このようにして、酸性水型の燃料電池39では、電気分解装置５で生成された酸素と水素とをエネルギー源として循環させて利用するとともに、電気分解装置５で生成された酸性水を電解質として循環させて利用して、発電を行うようにしている。 In this way, in the acidic water type fuel cell 39, oxygen and hydrogen generated by the electrolyzer 5 are circulated and used as energy sources, and acid water generated by the electrolyzer 5 is used as an electrolyte. It is used in a circulating manner to generate electricity.
燃料電池部３は、以上のように構成しており、電気分解部２で生成された水素と酸素をアルカリ水型の燃料電池38と酸性水型の燃料電池39とで反応させて発電を行い、コンデンサー40に蓄えて、必要に応じて外部に供給できるようになっている。 The fuel cell unit 3 is configured as described above, and generates electric power by reacting hydrogen and oxygen generated in the electrolysis unit 2 with an alkaline water type fuel cell 38 and an acidic water type fuel cell 39. It can be stored in the capacitor 40 and supplied to the outside as needed.
しかも、燃料電池部３は、アルカリ水型の燃料電池38の電解質として、電気分解部２で生成されたアルカリ水を利用し、また、酸性水型の燃料電池39の電解質として、電気分解部２で生成された酸性水を利用している。 In addition, the fuel cell unit 3 uses the alkaline water generated in the electrolysis unit 2 as the electrolyte of the alkaline water type fuel cell 38, and the electrolysis unit 2 as the electrolyte of the acidic water type fuel cell 39. The acid water produced in is used.
なお、上記発電システム１では、電気分解装置５で生成されたアルカリ水や酸性水を燃料電池38,39の電解質として循環させて使用しているが、これらをそのまま或いは中和させて電気分解装置５や燃料電池38,39の冷却水として利用したり、電気分解装置５の原料となる純水の一部として再利用することもできる。また、燃料電池38,39で発電した電気の一部を純水生成装置４や電気分解装置５の電源の一部として利用することもできる。 In the power generation system 1, alkaline water or acidic water generated by the electrolyzer 5 is circulated and used as the electrolyte of the fuel cells 38 and 39. 5 or the cooling water of the fuel cells 38 and 39, or can be reused as a part of pure water as a raw material of the electrolyzer 5. In addition, a part of the electricity generated by the fuel cells 38 and 39 can be used as a part of the power source of the pure water generator 4 and the electrolyzer 5.
以上に説明したように、上記構成の発電システム１では、水を電気分解して水素を生成する電気分解装置５と、この電気分解装置５によって生成した水素を用いて発電を行う燃料電池38,39とを組合わせており、燃料電池38,39では、電気分解装置５によって生成されるアルカリ水や酸性水を電解質として用いた構成としている。 As described above, in the power generation system 1 configured as described above, the electrolysis device 5 that electrolyzes water to generate hydrogen, and the fuel cell 38 that generates power using the hydrogen generated by the electrolysis device 5, 39 and the fuel cells 38 and 39 are configured to use alkaline water or acidic water generated by the electrolyzer 5 as an electrolyte.
そのため、上記発電システム１では、電気分解装置５によって生成されるアルカリ水や酸性水を有効に利用することができ、発電システム１のランニングコストを低減させることができる。 Therefore, in the said power generation system 1, the alkaline water and acidic water which are produced | generated by the electrolyzer 5 can be utilized effectively, and the running cost of the power generation system 1 can be reduced.
しかも、上記発電システム１では、燃料電池38,39の電解質の濃度変化を防止できて燃料電池38,39の起電力を安定化させることができるとともに、電気分解装置５での水の電気分解効率を向上させることができるので、発電システム１の全体としての発電効率を向上させることができる。 Moreover, in the power generation system 1, it is possible to prevent changes in the electrolyte concentration of the fuel cells 38, 39 and stabilize the electromotive force of the fuel cells 38, 39, and the electrolysis efficiency of water in the electrolyzer 5. Therefore, the power generation efficiency of the power generation system 1 as a whole can be improved.
特に、上記発電システム１では、電気分解装置５によって生成した水素と酸素とを用いて燃料電池38,39で発電を行うように構成しているために、電気分解装置５によって生成される水素及び酸素を有効に利用することができ、これによっても、発電システム１のランニングコストを低減させることができる。 In particular, since the power generation system 1 is configured to generate power in the fuel cells 38 and 39 using hydrogen and oxygen generated by the electrolyzer 5, hydrogen generated by the electrolyzer 5 and Oxygen can be used effectively, and this can also reduce the running cost of the power generation system 1.
また、上記発電システム１では、電気分解装置５によって純水を電気分解して水素及び酸素並びにアルカリ水及び酸性水を生成することにしているために、生成される水素、酸素、酸性水、アルカリ水に不純物や塩基が含まれず、燃料電池38,39での発電効率をより一層向上させることができ、しかも、電解質としての酸性水やアルカリ水を廃棄する際に環境に悪影響を及ぼす中和塩の生成を未然に防止することができる。 In the power generation system 1, pure water is electrolyzed by the electrolyzer 5 to generate hydrogen, oxygen, alkaline water, and acidic water. Therefore, the generated hydrogen, oxygen, acidic water, alkaline Neutralized salt that does not contain impurities or bases in water, can further improve power generation efficiency in fuel cells 38 and 39, and also has an adverse effect on the environment when discarding acidic water or alkaline water as an electrolyte Can be prevented in advance.
また、上記発電システム１では、電解槽25の内部に陰極電極29と陽極電極30とを隔膜26を挟んで対向配置し、陰極電極29の上方に水素及びアルカリ水を排出するための陰極側排出口32を形成するとともに、この陰極側排出口32に気液分離装置16を接続して水素とアルカリ水とを分離し、一方、陽極電極30の上方に酸素及び酸性水を排出するための陽極側排出口34を形成するとともに、この陽極側排出口34に気液分離装置17を接続して酸素と酸性水とを分離し、さらに、両電極29,30の下方に純水を電解槽25へ供給するための供給口36,37を形成し、この供給口36,37から純水を供給するように電気分解装置５を構成しているために、純水を良好に安定して連続的に電気分解することができ、燃料電池38,39に水素及び酸素並びにアルカリ水及び酸性水を安定して連続的に供給することができる。 Further, in the power generation system 1, the cathode electrode 29 and the anode electrode 30 are disposed inside the electrolytic cell 25 so as to face each other with the diaphragm 26 interposed therebetween, and the cathode side exhaust for discharging hydrogen and alkaline water above the cathode electrode 29. A gas-liquid separator 16 is connected to the cathode side discharge port 32 to separate hydrogen and alkaline water while forming an outlet 32, while an anode for discharging oxygen and acidic water above the anode electrode 30. A side discharge port 34 is formed, and a gas-liquid separator 17 is connected to the anode side discharge port 34 to separate oxygen and acidic water. Further, pure water is supplied below the electrodes 29 and 30 to the electrolytic cell 25. Since the electrolyzer 5 is configured to form the supply ports 36 and 37 for supplying to the water and to supply pure water from the supply ports 36 and 37, the pure water can be satisfactorily stably and continuously supplied. The fuel cells 38 and 39 can be stably coupled with hydrogen and oxygen, alkaline water and acidic water. Can be supplied continuously.
また、上記発電システム１では、電気分解装置５に水道水から純水を生成する純水生成装置４を接続しているために、発電システム１の発電原料として容易かつ安価に入手できる水道水を使用することができ、発電システム１のランニングコストを低減させることができる。 In the power generation system 1, since the pure water generation device 4 that generates pure water from tap water is connected to the electrolyzer 5, tap water that can be easily and inexpensively obtained as a power generation raw material for the power generation system 1 is used. It can be used, and the running cost of the power generation system 1 can be reduced.
また、上記発電システム１では、太陽光エネルギーによって水道水を蒸発させた後に冷却することによって純水を生成するように純水生成装置４を構成しているために、自然エネルギーを有効に利用した発電システム１とすることができ、発電システム１のランニングコストを低減させることができる。 Moreover, in the said electric power generation system 1, since the pure water production | generation apparatus 4 was comprised so that pure water might be produced | generated by cooling after evaporating tap water with solar energy, natural energy was utilized effectively. It can be set as the electric power generation system 1, and the running cost of the electric power generation system 1 can be reduced.
さらに、上記発電システム１では、電気分解装置５の電源としてソーラーバッテリー31を用いているために、自然エネルギーを有効に利用した発電システム１とすることができ、発電システム１のランニングコストを低減させることができる。 Further, in the power generation system 1, since the solar battery 31 is used as the power source of the electrolyzer 5, the power generation system 1 using natural energy can be effectively used, and the running cost of the power generation system 1 can be reduced. be able to.
１ 発電システム ２ 電気分解部
３ 燃料電池部 ４ 純水生成装置
５ 電気分解装置 ６ 水素用の貯蔵タンク
７ 酸素用の貯蔵タンク ８ アルカリ水用の貯蔵タンク
９ 酸性水用の貯蔵タンク 10 水道水用の貯蔵タンク
11 蒸発装置 12 冷却装置
13 貯蔵タンク 14 純水供給パイプ
15 電気分解装置本体 16,17 気液分離装置
18 ストップバルブ 19 陰極側純水供給パイプ
20 陽極側純水供給パイプ 21,22 ストップバルブ
23,24 流量調整バルブ 25 電解槽
26 隔膜 27 陰極室
28 陽極室 29 陰極電極
30 陽極電極 31 ソーラーバッテリー
32 陰極側排出口 34 陽極側排出口
36,37 供給口 38 アルカリ水型の燃料電池
39 酸性水型の燃料電池 40 コンデンサー
41,42,56,57 ケーシング 43,58 密閉容器
44,59 電解質保持層 45,60 酸素側触媒層
46,61 酸素拡散層 47,62 水素側触媒層
48,63 水素拡散層 49,64 電線
50,65 酸素供給口 51,66 酸素排出口
52,67 水素供給口 53,68 水素排出口
54,69 電解質供給口 55,70 電解質排出口
101 発電システム 102 電気分解装置
103 燃料電池 104 水タンク
105,106 貯蔵タンク 107 コンデンサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power generation system 2 Electrolysis part 3 Fuel cell part 4 Pure water production apparatus 5 Electrolysis apparatus 6 Storage tank for hydrogen 7 Storage tank for oxygen 8 Storage tank for alkaline water 9 Storage tank for acid water 10 For tap water Storage tank
11 Evaporator 12 Cooling device
13 Storage tank 14 Pure water supply pipe
15 Electrolyzer main body 16,17 Gas-liquid separator
18 Stop valve 19 Pure water supply pipe on the cathode side
20 Anode-side pure water supply pipe 21,22 Stop valve
23,24 Flow control valve 25 Electrolyzer
26 Diaphragm 27 Cathode chamber
28 Anode chamber 29 Cathode electrode
30 Anode electrode 31 Solar battery
32 Cathode side outlet 34 Anode side outlet
36,37 Supply port 38 Alkaline water fuel cell
39 Acid water fuel cell 40 Condenser
41,42,56,57 Casing 43,58 Airtight container
44,59 Electrolyte retention layer 45,60 Oxygen side catalyst layer
46,61 Oxygen diffusion layer 47,62 Hydrogen side catalyst layer
48,63 Hydrogen diffusion layer 49,64 Electric wire
50,65 Oxygen supply port 51,66 Oxygen discharge port
52,67 Hydrogen supply port 53,68 Hydrogen discharge port
54,69 Electrolyte supply port 55,70 Electrolyte discharge port
101 Power generation system 102 Electrolysis device
103 Fuel cell 104 Water tank
105,106 Storage tank 107 Condenser
Claims (9)
前記燃料電池は、前記電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成としたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device,
The power generation system according to claim 1, wherein the fuel cell is configured to use acidic water generated by the electrolyzer as an electrolyte.
前記燃料電池は、前記電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成としたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device,
The power generation system according to claim 1, wherein the fuel cell uses alkaline water generated by the electrolyzer as an electrolyte.
前記燃料電池として２種類の燃料電池を用い、一方の燃料電池は、前記電気分解装置によって生成される酸性水を電解質として用いた構成とし、他方の燃料電池は、前記電気分解装置によって生成されるアルカリ水を電解質として用いた構成としたことを特徴とする発電システム。 In a power generation system that combines an electrolysis device that electrolyzes water to generate hydrogen and a fuel cell that generates power using hydrogen generated by the electrolysis device,
Two types of fuel cells are used as the fuel cell, one fuel cell is configured to use acidic water generated by the electrolyzer as an electrolyte, and the other fuel cell is generated by the electrolyzer. A power generation system characterized in that alkaline water is used as an electrolyte.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005242594A JP2007059196A (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Power generating system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005242594A JP2007059196A (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Power generating system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007059196A true JP2007059196A (en) | 2007-03-08 |
Family
ID=37922501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005242594A Withdrawn JP2007059196A (en) | 2005-08-24 | 2005-08-24 | Power generating system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007059196A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101762016B1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-07-26 | 김종훈 | Electrolysis and electrical generation system |
| KR101930771B1 (en) | 2016-12-14 | 2018-12-19 | 라이프코어인스트루먼트 주식회사 | Energy storage device using electrolysis and method thereof |
| WO2022172682A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 弘江 川島 | Hydrogen generation system and system for utilizing hydrogen fuel |
-
2005
- 2005-08-24 JP JP2005242594A patent/JP2007059196A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101762016B1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-07-26 | 김종훈 | Electrolysis and electrical generation system |
| KR101930771B1 (en) | 2016-12-14 | 2018-12-19 | 라이프코어인스트루먼트 주식회사 | Energy storage device using electrolysis and method thereof |
| WO2022172682A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 弘江 川島 | Hydrogen generation system and system for utilizing hydrogen fuel |
| JP2022124322A (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-25 | 弘江 川島 | Hydrogen generation system and hydrogen fuel utilization system |
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