JP2011208260A

JP2011208260A - 水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法

Info

Publication number: JP2011208260A
Application number: JP2010079328A
Authority: JP
Inventors: Aoi Miyake; 葵三宅; Masanori Okabe; 昌規岡部; Nobuyuki Kawasaki; 暢之川崎; Eiji Hario; 栄次針生
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】運転停止後に、シール部材の内部における水素の急膨張が発生することを阻止し、前記シール部材の破損を可及的に回避することを可能にする。
【解決手段】減圧速度設定方法は、高圧な水素をシールするための第１シール部材６２ｄを、水電解装置１０の運転時の設定水素圧力下に配置し、前記第１シール部材６２ｄの内部に前記水素を取り込む工程と、前記水素を取り込んだ前記第１シール部材６２ｄを、大気圧下に配置した状態で、前記第１シール部材６２ｄの内部に取り込まれた前記水素が、該第１シール部材６２ｄの外部に透過する透過時間を得る工程と、前記透過時間以上の減圧時間を設定し、前記減圧時間に基づいて、前記設定水素圧力から前記大気圧までの減圧速度を算出する工程とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体間に電解電圧を印加することにより、水を電気分解してアノード側電解室に酸素を発生させるとともに、カソード側電解室に常圧よりも高圧な水素を発生させる水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、アノード側電極に燃料ガス（主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス）が供給される一方、カソード側電極に酸化剤ガス（主に酸素を含有するガス、例えば、空気）が供給されることにより、直流の電気エネルギを得ている。

一般的に、燃料ガスである水素ガスを製造するために、水電解装置が採用されている。この水電解装置は、水を分解して水素（及び酸素）を発生させるため、固体高分子電解質膜（イオン交換膜）を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設してユニットが構成されている。すなわち、ユニットは、実質的には、上記の燃料電池と同様に構成されている。

そこで、複数のユニットが積層された状態で、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン（プロトン）が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素イオンと共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってユニットから排出される。

この種の水電解装置として、例えば、特許文献１に開示されている水素・酸素発生装置が知られている。この水素・酸素発生装置は、図１０に示すように、環状の電極板１を備えており、この電極板１の両面には、電位が逆となる陰極室２及び陽極室３が形成されている。

陽極室３には、純水供給経路３ａを介して純水が供給されるとともに、前記陽極室３に連通する酸素ガス経路３ｂには、生成された酸素が排出されている。酸素ガス経路３ｂは、酸素ガス捕集室３ｃに連通している。一方、陰極室２には、水素ガス経路２ａの一端が連通するとともに、前記水素ガス経路２ａの他端には、水素ガス捕集室２ｂが連通している。

酸素ガス捕集室３ｃの両側には、それぞれＯリングからなるシール部材４ａ、４ｂが配置されるとともに、水素ガス捕集室２ｂの両側には、それぞれＯリングからなるシール部材５ａ、５ｂが配設されている。

特開平８−２３９７８６号公報

ところで、通常、上記の水電解処理において、数十ＭＰａの高圧水素を生成する場合がある。例えば、上記の特許文献１により高圧水素を生成しようとすると、水素ガス捕集室２ｂには、高圧水素が充填される一方、酸素ガス捕集室３ｃには、常圧の酸素及び水が存在している。

このため、運転停止（生成水素の供給終了）時には、固体高分子電解質膜（図示せず）を保護するために、前記固体高分子電解質膜の両側の圧力差を解除する必要がある。具体的には、給電体への電力の供給を０にして水電解処理を停止した後、陰極室２、水素ガス経路２ａ及び水素ガス捕集室２ｂを含むカソード側の水素ガス通路系に充填されている水素の圧力を強制的に脱圧し、前記水素の圧力を常圧付近まで減圧させる処理が行われる。

その際、水素圧力の減圧が急激に行われると、特に、シール部材５ａ、５ｂに対して損傷を与えるおそれがある。すなわち、シール部材５ａ、５ｂには、水電解処理時に内部に水素ガスが透過しており、カソード側が数十ＭＰａから大気圧（常圧）まで急激に減圧されると、前記シール部材５ａ、５ｂの内部に透過した水素が急膨脹し易い。

従って、シール部材５ａ、５ｂの内部から外部に水素が透過する速度以上に、減圧による水素の体積膨脹が促進されると、前記シール部材５ａ、５ｂの強度低下が惹起する。これにより、水電解処理と停止とが交互に行われてシール部材５ａ、５ｂの内部における水素の体積膨脹と収縮とが繰り返されると、前記シール部材５ａ、５ｂに機械的破損が惹起されるという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、運転停止後に、シール部材の内部における水素の急膨張が発生することを阻止し、前記シール部材の破損を可及的に回避することが可能な水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体間に電解電圧を印加することにより、水を電気分解してアノード側電解室に酸素を発生させるとともに、カソード側電解室に常圧よりも高圧な水素を発生させる水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法に関するものである。

この減圧速度設定方法は、カソード側電解室に発生する高圧な水素をシールするためのシール部材を、水電解装置の運転時の設定水素圧力下に配置し、前記シール部材の内部に前記水素を取り込む工程と、前記水素を取り込んだ前記シール部材を、大気圧下に配置した状態で、前記シール部材の内部に取り込まれた前記水素が、該シール部材の外部に透過する透過時間を得る工程と、前記透過時間よりも長い減圧時間を設定し、前記減圧時間に基づいて、前記設定水素圧力から前記大気圧までの減圧速度を算出する工程とを有し、前記水電解装置の運転停止時に、上記の工程により予め設定された前記減圧速度に沿って、カソード側電解室の減圧処理を行う。

また、シール部材の内部に取り込まれた水素が、前記シール部材の外部に透過する透過時間は、高圧な前記水素を取り込んだ前記シール部材の径寸法の変化を検出することにより設定されることが好ましい。

さらに、シール部材の内部に取り込まれた水素が、前記シール部材の外部に透過する透過時間は、高圧な前記水素を取り込んだ前記シール部材を透過する水素量を検出することにより設定されることが好ましい。

本発明によれば、設定水素圧力から大気圧下に減圧された状態で、シール部材の内部に取り込まれた水素が、前記シール部材の外部に透過する透過時間を得た後、この透過時間よりも長い減圧時間を設定し、減圧速度が算出されている。このため、カソード側電解室の減圧時に、シール部材の内部に取り込まれた水素は、前記シール部材の外部に円滑に透過することができ、前記シール部材の内部で水素の急激な体積膨張が惹起されることを抑制することが可能になる。

これにより、運転停止後の減圧処理時に、シール部材の内部における水素の急膨張が繰り返し発生することを阻止し、前記シール部材の機械的破損を可及的に回避することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る運転停止時における減圧速度設定方法が適用される水電解装置の概略構成説明図である。前記水電解装置を構成する単位セルの分解斜視説明図である。前記単位セルの断面説明図である。第１の実施形態に係る水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法を説明するフローチャートである。材質の相違による水素透過時間の説明図である。本発明の第２の実施形態に係る水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法を説明するフローチャートである。材質の相違による水素吸着量の説明図である。減圧処理に使用される他の機器の説明図である。減圧処理に使用される別の機器の説明図である。特許文献１に開示されている水素・酸素発生装置を構成する電極板の説明図である。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る運転停止時における減圧速度設定方法が適用される水電解装置１０は、純水を電気分解することによって高圧水素（常圧よりも高圧、例えば、１ＭＰａ以上）を製造する水電解機構１２と、純水供給機構１４を介して市水から生成された純水が供給され、この純水を前記水電解機構１２に供給するとともに、前記水電解機構１２から排出される余剰の前記水を、前記水電解機構１２に循環供給する水循環機構１６と、コントローラ（制御部）１８とを備える。

水電解機構１２は、高圧水素製造装置（カソード側圧力＞アノード側圧力）を構成しており、複数の単位セル２０が積層される。単位セル２０の積層方向一端には、ターミナルプレート２２ａ、絶縁プレート２４ａ及びエンドプレート２６ａが外方に向かって、順次、配設される。単位セル２０の積層方向他端には、同様にターミナルプレート２２ｂ、絶縁プレート２４ｂ及びエンドプレート２６ｂが外方に向かって、順次、配設される。エンドプレート２６ａ、２６ｂ間は、一体的に締め付け保持される。

ターミナルプレート２２ａ、２２ｂの側部には、端子部２８ａ、２８ｂが外方に突出して設けられる。端子部２８ａ、２８ｂは、配線２９ａ、２９ｂを介して電解用電源（電解電源）３０に電気的に接続される。陽極（アノード）側である端子部２８ａは、電解用電源３０のプラス極に接続される一方、陰極（カソード）側である端子部２８ｂは、前記電解用電源３０のマイナス極に接続される。

図２に示すように、単位セル２０は、円盤状の電解質膜・電極構造体３２と、この電解質膜・電極構造体３２を挟持するアノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６とを備える。アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。

電解質膜・電極構造体３２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜３８と、前記固体高分子電解質膜３８の両面に設けられるアノード側給電体４０及びカソード側給電体４２とを備える。

固体高分子電解質膜３８の両面には、アノード電極触媒層４０ａ及びカソード電極触媒層４２ａが形成される。アノード電極触媒層４０ａは、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層４２ａは、例えば、白金触媒を使用する。

アノード側給電体４０及びカソード側給電体４２は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体（多孔質導電体）により構成される。アノード側給電体４０及びカソード側給電体４２は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が１０％〜５０％、より好ましくは、２０％〜４０％の範囲内に設定される。

単位セル２０の外周縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、水（純水）を供給するための水供給連通孔４６と、反応により生成された酸素及び使用済みの水を排出するための排出連通孔４８と、反応により生成された水素（高圧水素）を流すための水素連通孔５０とが設けられる。

図２及び図３に示すように、アノード側セパレータ３４の外周縁部には、水供給連通孔４６に連通する供給通路５２ａと、排出連通孔４８に連通する排出通路５２ｂとが設けられる。アノード側セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、供給通路５２ａ及び排出通路５２ｂに連通する第１流路（アノード側電解室）５４が設けられる。この第１流路５４は、アノード側給電体４０の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される（図１及び図３参照）。

カソード側セパレータ３６の外周縁部には、水素連通孔５０に連通する排出通路５６が設けられる。カソード側セパレータ３６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３６ａには、排出通路５６に連通する第２流路（カソード側電解室）５８が形成される。この第２流路５８は、カソード側給電体４２の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される（図１及び図３参照）。

アノード側セパレータ３４及びカソード側セパレータ３６の外周端部を周回して、シール部材６０ａ、６０ｂが一体化される。このシール部材６０ａ、６０ｂには、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。

図３に示すように、アノード側セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、第１流路５４及びアノード側給電体４０の外方を周回して第１シール部材６２ａを配設するための第１シール溝６４ａが形成される。面３４ａには、水供給連通孔４６、排出連通孔４８及び水素連通孔５０の外側を周回して、第１シール部材６２ｂ、６２ｃ及び６２ｄを配置するための第１シール溝６４ｂ、６４ｃ及び６４ｄが形成される。第１シール部材６２ａ〜６２ｄは、例えば、Ｏリングである。

カソード側セパレータ３６の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３６ａには、第２流路５８及びカソード側給電体４２の外方を周回して、第２シール部材６６ａを配設するための第２シール溝６８ａが形成される。

図２及び図３に示すように、面３６ａには、水供給連通孔４６、排出連通孔４８及び水素連通孔５０の外側を周回して、第２シール部材６６ｂ、６６ｃ及び６６ｄを配置するための第２シール溝６８ｂ、６８ｃ及び６８ｄが形成される。第２シール部材６６ａ〜６６ｄは、例えば、Ｏリングである。

図１に示すように、水循環機構１６は、水電解機構１２の水供給連通孔４６に連通する循環配管７２を備え、この循環配管７２には、循環ポンプ７４、イオン交換器７６及び酸素側気液分離器７８が配設される。

酸素側気液分離器７８の上部には、戻り配管８０の一端部が連通するとともに、前記戻り配管８０の他端は、水電解機構１２の排出連通孔４８に連通する。酸素側気液分離器７８には、純水供給機構１４に接続された純水供給配管８２と、前記酸素側気液分離器７８で純水から分離された酸素を排出するための酸素排気配管８４とが連結される。

水電解機構１２の水素連通孔５０には、高圧水素配管８８の一端が接続され、この高圧水素配管８８の途上には、背圧弁９０が配設される。高圧水素配管８８は、図示しないが、高圧水素供給部、例えば、高圧タンクや燃料電池自動車等に接続される。

高圧水素配管８８から脱圧配管８８ａが分岐するとともに、前記脱圧配管８８ａには、電磁弁９２、流量調整弁９４及び減圧弁９６が配設される。

このように構成される水電解装置１０の動作について、以下に説明する。

先ず、水電解装置１０の始動時には、純水供給機構１４を介して市水から生成された純水が、水循環機構１６を構成する酸素側気液分離器７８に供給される。

水循環機構１６では、循環ポンプ７４の作用下に、循環配管７２を介して純水が水電解機構１２の水供給連通孔４６に供給される。一方、ターミナルプレート２２ａ、２２ｂの端子部２８ａ、２８ｂには、電気的に接続されている電解用電源３０を介して電解電圧が付与される。

このため、図２に示すように、各単位セル２０では、水供給連通孔４６からアノード側セパレータ３４の第１流路５４に水が供給され、この水がアノード側給電体４０内に沿って移動する。

従って、水は、アノード電極触媒層４０ａで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜３８を透過してカソード電極触媒層４２ａ側に移動し、電子と結合して水素が得られる。

このため、カソード側セパレータ３６とカソード側給電体４２との間に形成される第２流路５８に沿って水素が流動する。この水素は、水素連通孔５０を流れて水電解装置１０の外部に取り出し可能となるとともに、高圧水素配管８８に配設されている背圧弁９０の設定圧力（例えば、３５ＭＰａ）により、水供給連通孔４６よりも高圧に維持されている。

一方、第１流路５４には、反応により生成した酸素と、使用済みの水とが流動しており、これらが排出連通孔４８に沿って水循環機構１６の戻り配管８０に排出される（図１参照）。この使用済みの水及び酸素は、酸素側気液分離器７８に導入されて分離された後、水は、循環ポンプ７４を介して循環配管７２からイオン交換器７６を通って水供給連通孔４６に導入される。水から分離された酸素は、酸素排気配管８４から外部に排出される。

次いで、本発明の第１の実施形態に係る水電解装置１０の運転停止時における減圧速度設定方法について、図４に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。

先ず、カソード側電解室（第２流路５８）に発生する高圧の水素をシールするためのシール部材、すなわち、第１シール部材６２ｄ及び第２シール部材６６ｄ（以下、単に第１シール部材６２ｄについて記載する）が、水電解装置１０の運転時の設定水素圧力（例えば、３５ＭＰａ）の条件下に配置される（ステップＳ１）。

第１シール部材６２ｄは、実際の水素生成処理時の雰囲気下に配置されており、この第１シール部材６２ｄの内部には、水素が透過する。なお、第１シール部材６２ｄは、水電解装置１０の運転時の温度と同等の温度に維持されることが好ましい。

第１シール部材６２ｄは、設定水素圧力下に、所定の時間だけ保持されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。このステップＳ３では、第１シール部材６２ｄの圧力状態が、設定水素圧力から大気圧下に減圧されるとともに、水素の透過時間の計時が開始される。

その際、第１シール部材６２ｄの内部には、設定水素圧力下で水素が透過している。このため、第１シール部材６２ｄが大気圧下に配置されることにより、前記第１シール部材６２の内部に取り込まれた水素が外部に透過する速度以上に、減圧による水素の体積膨脹が惹起される。

ここで、第１シール部材６２ｄは、水素の体積膨脹によって、直径が拡径するとともに、前記第１シール部材６２ｄの材質によって直径の増加量が変動している。図５に示すように、材質Ｍ１、Ｍ２及びＭ３では、それぞれの直径の増加量が変動している。

次いで、第１シール部材６２ｄは、大気圧下に配置されるため、時間の経過に伴ってこの第１シール部材６２ｄの内部に取り込まれた水素が外部に透過し、前記第１シール部材６２ｄの直径の増加量が減少（縮径）していく。そして、第１シール部材６２ｄの直径の変化量が０、すなわち、水素が外部に透過して初期の直径に戻った際（ステップＳ４中、ＹＥＳ）、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、第１シール部材６２ｄの内部に取り込まれた水素が、この第１シール部材６２ｄの外部に透過するまでの透過時間ｔ０が測定される。

さらに、ステップＳ６に進んで、透過時間ｔ０よりも長い減圧時間Ｔ０が設定され、この減圧時間Ｔ０に基づいて、設定水素圧力から大気圧までの減圧速度Ｖが算出される。減圧速度Ｖは、Ｖ＝（Ｐ_h−Ｐ_l）／Ｔ０から得られる。Ｐ_hは設定水素圧力であり、Ｐ₁は大気圧である。

そこで、図１に示すように、水電解装置１０の運転が停止される際には、電解用電源３０からの電圧印加が停止されるとともに、循環ポンプ７４の駆動が停止される。そして、脱圧配管８８ａに配置されている電磁弁９２が開放される一方、流量調整弁９４の開度が調整される。これにより、第２流路５８を含む高圧水素経路では、上記のように予め設定された減圧速度Ｖに沿って、減圧処理が行われる。

このように、第１の実施形態では、設定水素圧力から大気圧下に減圧された状態で、第１シール部材６２ｄの内部に取り込まれた水素が外部に透過する透過時間ｔ０を得た後、この透過時間ｔ０よりも長い減圧時間Ｔ０を設定し、減圧速度Ｖが算出されている。

このため、実際に水電解装置１０の運転停止時における減圧時に、第１シール部材６２ｄの内部に取り込まれた水素は、前記第１シール部材６２ｄの外部に円滑に透過することができ、該第１シール部材６２ｄの内部で水素の急激な体積膨脹が惹起されることを抑制することが可能になる。

これにより、水電解装置１０の運転停止後の減圧処理時に、第１シール部材６２ｄの内部における水素の急膨脹が繰り返し発生することを阻止し、前記第１シール部材６２ｄの機械的破損を可及的に回避することが可能になるという効果が得られる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る減圧速度設定方法について、以下に説明する。

なお、第２の実施形態は、上記の第１の実施形態と同様に、水電解装置１０の運転停止時における減圧速度設定方法である。

Ｏリングである第１シール部材６２ｄの直径をＬ、この第１シール部材６２ｄの水素吸着容量をＣ、前記第１シール部材６２ｄの透過係数をμとする。この第２の実施形態では、第１シール部材６２ｄの内部に吸着されている水素の吸着容量Ｃの測定が行われる。

先ず、第１シール部材６２ｄが、設定水素圧力の雰囲気下に配置された状態で（図６中、ステップＳ１１）、所定の保持時間だけ保持される（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１３に進んで、第１シール部材６２ｄが設定水素圧力下から大気圧下に減圧されるとともに、前記第１シール部材６２ｄの内部からの外部に透過する水素濃度の検出が行われる。

この濃度検出処理では、例えば、一定の流量で流通する窒素ガスに、第１シール部材６２ｄの内部から外部に透過する水素を混合させ、その濃度をガスクロマトグラフィー（図示せず）により検出することによって行われる。

検出された水素濃度が０になると（ステップＳ１４中、ＹＥＳ）、ステップＳ１５に進んで、第１シール部材６２ｄに吸着されていた水素ガスの吸着容量Ｃが測定される。水素ガスの吸着容量Ｃは、第１シール部材６２ｄの材質により異なっている。例えば、図７には、それぞれ異なる材質Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６及びＭ７における吸着容量Ｃが示されている。

そこで、ｔ０＝ｆ（Ｌ，Ｃ，μ）の関係式から、透過時間ｔ０が算出され（ステップＳ１６）、この透過時間ｔ０よりも長い減圧時間Ｔ０が設定される（ステップＳ１７）。次に、Ｖ＝（Ｐ_h−Ｐ_l）／Ｔ０から減圧速度Ｖが設定される（ステップＳ１８）。

このように、第２の実施形態では、所望の材質からなる第１シール部材６２ｄの水素の吸着容量Ｃを測定し、前記第１シール部材６２ｄの減圧速度Ｖが設定されている。従って、運転停止後の減圧処理時に、第１シール部材６２ｄの内部における水素の急膨脹が繰り返し発生することを阻止し、前記第１シール部材６２ｄの機械的破損を可及的に回避することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、水電解装置１０では、水素ガス経路の減圧速度を調整するために、脱圧配管８８ａに電磁弁９２、流量調整弁９４及び減圧弁９６を設けているが、これに限定されるものではない。

例えば、図８に示すように、脱圧配管８８ａに電磁弁９２、第１減圧弁９６ａ及び第２減圧弁９６ｂを配設してもよい。この構成では、減圧処理時に、電磁弁９２が開放されるとともに、所望の減圧速度Ｖが得られるように、第１減圧弁９６ａと第２減圧弁９６ｂとを多段に設置し、且つそれぞれの設定圧が調整される。

さらにまた、図９に示すように、脱圧配管８８ａに電磁弁９２とＭＦＣ（マスフローコントローラ）９８とを配設してもよい。減圧時に、電磁弁９２が開放されるとともに、ＭＦＣ９８は、所望の減圧速度Ｖが得られるように、設定流量を調整することができる。

１０…水電解装置１２…水電解機構
１４…純水供給機構１６…水循環機構
１８…コントローラ２０…単位セル
３０…電解用電源３２…電解質膜・電極構造体
３４…アノード側セパレータ３６…カソード側セパレータ
３８…固体子分子電解質膜４０…アノード側給電体
４２…カソード側給電体４６…水供給連通孔
４８…排出連通孔５０…水素連通孔
５４、５８…流路５６…排出通路
６２ａ〜６２ｄ、６６ａ〜６６ｄ…シール部材
８８…高圧水素配管８８ａ…脱圧配管
９０…背圧弁９２…電磁弁
９４…流量調整弁９６、９６ａ、９６ｂ…減圧弁
９８…ＭＦＣ

Claims

電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体間に電解電圧を印加することにより、水を電気分解してアノード側電解室に酸素を発生させるとともに、カソード側電解室に常圧よりも高圧な水素を発生させる水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法であって、
前記カソード側電解室に発生する高圧な前記水素をシールするためのシール部材を、前記水電解装置の運転時の設定水素圧力下に配置し、前記シール部材の内部に前記水素を取り込む工程と、
前記水素を取り込んだ前記シール部材を、大気圧下に配置した状態で、前記シール部材の内部に取り込まれた前記水素が、該シール部材の外部に透過する透過時間を得る工程と、
前記透過時間よりも長い減圧時間を設定し、前記減圧時間に基づいて、前記設定水素圧力から前記大気圧までの減圧速度を算出する工程と、
を有し、
前記水電解装置の運転停止時に、上記の工程により予め設定された前記減圧速度に沿って、前記カソード側電解室の減圧処理を行うことを特徴とする水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法。
請求項１記載の減圧速度設定方法において、前記シール部材の内部に取り込まれた前記水素が、該シール部材の外部に透過する透過時間は、高圧な前記水素を取り込んだ前記シール部材の径寸法の変化を検出することにより設定されることを特徴とする水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法。
請求項１記載の減圧速度設定方法において、前記シール部材の内部に取り込まれた前記水素が、該シール部材の外部に透過する透過時間は、高圧な前記水素を取り込んだ前記シール部材を透過する水素量を検出することにより設定されることを特徴とする水電解装置の運転停止時における減圧速度設定方法。