JP2015034316A

JP2015034316A - High pressure water electrolysis system and method for operating the same

Info

Publication number: JP2015034316A
Application number: JP2013165225A
Authority: JP
Inventors: 大輔倉品; Daisuke Kurashina; 明宏野田; Akihiro Noda
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2015-02-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely prevent liquid water from being contained in hydrogen with simple and economical constitution, and to obtain excellent product hydrogen.SOLUTION: To a water electrolysis apparatus 12 constituting a high pressure water electrolysis system 10, a high pressure gas-liquid separator 14 performing gas liquid separation of hydrogen led out of the water electrolysis apparatus 12 is connected. The water electrolysis apparatus 12 and a hydrogen storage apparatus 16 are connected by a hydrogen pipe 18. In the hydrogen pipe 18, a cooling mechanism 20 cooling the hydrogen is provided. In the cooling mechanism 20, a temperature sensor 22 in which the detection temperature is changed according to whether a fluid flowing a fluid detection part is gas or liquid.

Description

本発明は、水電解装置により酸素と高圧水素を発生させ、前記高圧水素を水素貯蔵部に貯蔵する高圧水電解システム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a high-pressure water electrolysis system that generates oxygen and high-pressure hydrogen by a water electrolysis apparatus and stores the high-pressure hydrogen in a hydrogen storage unit, and an operation method thereof.

一般的に、燃料電池の発電反応に使用される燃料ガスとして、水素が使用されている。この水素は、例えば、水電解装置により製造されている。水電解装置は、水を電気分解して水素（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、給電体を配設して単位セルが構成されている。 Generally, hydrogen is used as a fuel gas used for a power generation reaction of a fuel cell. This hydrogen is produced by, for example, a water electrolysis device. The water electrolysis apparatus uses a solid polymer electrolyte membrane (ion exchange membrane) in order to electrolyze water and generate hydrogen (and oxygen). Electrode catalyst layers are provided on both sides of the solid polymer electrolyte membrane to form an electrolyte membrane / electrode structure, and power supply bodies are disposed on both sides of the electrolyte membrane / electrode structure to provide unit cells. Is configured.

そこで、複数の単位セルが積層されたセルユニットには、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側の給電体に水が供給される。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、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってセルユニットから排出される。 Therefore, a cell unit in which a plurality of unit cells are stacked is supplied with voltage at both ends in the stacking direction, and water is supplied to the anode-side power feeding body. For this reason, water is decomposed and hydrogen ions (protons) are generated on the anode side of the electrolyte membrane / electrode structure, and the hydrogen ions permeate the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode side to bond with electrons. Thus, hydrogen is produced. On the other hand, on the anode side, oxygen generated together with hydrogen is discharged from the cell unit together with excess water.

水電解装置としては、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・酸素発生装置では、水電解セルの陽極側に水が供給されると、前記水電解セルの陽極室で酸素が発生する一方、前記水電解セルの陰極室で水素が発生する。 As a water electrolysis apparatus, for example, a hydrogen / oxygen generator disclosed in Patent Document 1 is known. In this hydrogen / oxygen generator, when water is supplied to the anode side of the water electrolysis cell, oxygen is generated in the anode chamber of the water electrolysis cell, while hydrogen is generated in the cathode chamber of the water electrolysis cell.

水電解セルの陽極側には、前記水電解セルの陽極室で発生した酸素を気液分離するために、酸素ガス用気液分離装置が接続されている。同様に、水電解セルの陰極側には、前記水電解セルの陰極室で発生した水素を気液分離するために、水素ガス用気液分離装置が接続されている。各気液分離装置には、水位を所定範囲内に制御するために、液面（レベル）センサが取り付けられている。 A gas-liquid separator for oxygen gas is connected to the anode side of the water electrolysis cell in order to gas-liquid separate oxygen generated in the anode chamber of the water electrolysis cell. Similarly, a gas-liquid separator for hydrogen gas is connected to the cathode side of the water electrolysis cell in order to gas-liquid separate the hydrogen generated in the cathode chamber of the water electrolysis cell. Each gas-liquid separator is provided with a liquid level sensor in order to control the water level within a predetermined range.

各気液分離装置において気液分離された酸素ガス及び水素ガスは、それぞれ、例えば、モレキュラーシーブ等から構成される除湿装置に導入されている。そして、酸素ガス及び水素ガスは、それぞれ水分が除去された後、酸素ガス及び水素ガス利用施設に適宜供給されている。 Oxygen gas and hydrogen gas separated in each gas-liquid separator are respectively introduced into a dehumidifier configured of, for example, a molecular sieve. The oxygen gas and hydrogen gas are appropriately supplied to the oxygen gas and hydrogen gas utilization facility after moisture is removed.

特開平８−１７０１８９号公報JP-A-8-170189

ところで、この種の水電解システムでは、数十ＭＰａの高圧水素を生成する高圧水電解装置が採用されている。その際、気液分離装置には、高圧な水素が供給されるため、前記気液分離装置に取り付けられる液面センサは、耐圧仕様に設定する必要がある。これにより、液面センサは、コストが高騰するという問題がある。 By the way, this type of water electrolysis system employs a high-pressure water electrolysis apparatus that generates high-pressure hydrogen of several tens of MPa. At that time, since high-pressure hydrogen is supplied to the gas-liquid separator, the liquid level sensor attached to the gas-liquid separator needs to be set to withstand pressure specifications. Thereby, the liquid level sensor has a problem that the cost increases.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止し、良好な製品水素を得ることが可能な高圧水電解システム及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple and economical configuration, high-pressure water electrolysis capable of reliably preventing liquid water from being contained in hydrogen and obtaining good product hydrogen. It is an object to provide a system and a method for operating the system.

本発明に係る高圧水電解システムは、アノード側に供給される水を電気分解し、前記アノード側に酸素を、カソード側に前記酸素よりも高圧な水素を、それぞれ発生させる水電解装置を備えている。水電解装置には、前記水電解装置から導出される水素を気液分離する高圧気液分離装置が接続されている。水分が除去されて水電解装置から導出される水素は、水素配管を通って水素貯蔵部に貯蔵されている。そして、水電解装置又は水素配管には、水素を冷却する冷却機構が設けられている。冷却機構には、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサが設けられている。 A high-pressure water electrolysis system according to the present invention includes a water electrolysis device that electrolyzes water supplied to an anode side and generates oxygen on the anode side and hydrogen higher in pressure than the oxygen on a cathode side. Yes. The water electrolysis apparatus is connected to a high-pressure gas-liquid separation apparatus that gas-liquid separates hydrogen derived from the water electrolysis apparatus. The hydrogen that is removed from the water electrolysis apparatus after the water is removed is stored in the hydrogen storage section through the hydrogen pipe. The water electrolysis device or the hydrogen pipe is provided with a cooling mechanism for cooling hydrogen. The cooling mechanism is provided with a temperature sensor whose detection temperature changes depending on whether the fluid flowing through the fluid detection unit is a gas or a liquid.

また、この高圧水電解システムでは、冷却機構は、鉛直方向に延在して設けられることが好ましい。 In this high pressure water electrolysis system, the cooling mechanism is preferably provided so as to extend in the vertical direction.

さらに、この高圧水電解システムでは、温度センサは、第１温度センサと第２温度センサとを備えることが好ましい。第１温度センサは、高圧気液分離装置から排水が必要であると判定される排水判定位置に配置されている。第２温度センサは、高圧気液分離装置からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置に配置されている。高圧水電解システムは、第１温度センサ及び第２温度センサの検出温度に基づいて、高圧気液分離装置内の水位制御を行う制御装置を備えている。 Furthermore, in this high pressure water electrolysis system, it is preferable that the temperature sensor includes a first temperature sensor and a second temperature sensor. The first temperature sensor is disposed at a drainage determination position where it is determined that drainage is required from the high pressure gas-liquid separator. The 2nd temperature sensor is arranged in the drainage stop position judged with it being necessary to stop drainage from a high-pressure gas-liquid separation device. The high-pressure water electrolysis system includes a control device that performs water level control in the high-pressure gas-liquid separator based on the detected temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor.

さらにまた、この高圧水電解システムでは、外気温を検出する外気温センサを備えることが好ましい。温度センサが、流体検出部に液体が存在していると判定する判定閾値は、外気温センサによる検出温度が高い程、高く設定されている。 Furthermore, this high pressure water electrolysis system preferably includes an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature. The determination threshold value by which the temperature sensor determines that liquid is present in the fluid detection unit is set higher as the temperature detected by the outside air temperature sensor is higher.

また、この運転方法では、高圧水電解システムは、水電解装置、高圧気液分離装置、水素貯蔵部、水素配管、前記水電解装置で分離された液体を排出する排水配管、前記排水配管に設けられ、該排水配管を閉塞自在な開閉機構、冷却機構及び前記冷却機構に設けられる温度センサを備えている。 In this operation method, the high pressure water electrolysis system is provided in a water electrolysis apparatus, a high pressure gas-liquid separation apparatus, a hydrogen storage unit, a hydrogen pipe, a drain pipe for discharging the liquid separated by the water electrolysis apparatus, and the drain pipe. And an opening / closing mechanism capable of closing the drain pipe, a cooling mechanism, and a temperature sensor provided in the cooling mechanism.

そして、この運転方法は、開閉機構を開放させる工程と、温度センサにより検出温度が、流体検出部に液体が存在していると判定される判定閾値以上であるか否かを判断する工程とを有している。さらに、検出温度が前記判定閾値以上であると判断された際、開閉機構を閉塞させる工程を有している。 The operation method includes a step of opening the opening / closing mechanism and a step of determining whether or not the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a determination threshold value for determining that liquid is present in the fluid detection unit. Have. Furthermore, it has a step of closing the opening / closing mechanism when it is determined that the detected temperature is equal to or higher than the determination threshold.

本発明によれば、冷却機構に設けられている温度センサは、検出温度の変化から気体と液体とを識別することができる。このため、耐圧仕様の水位センサ等を設ける必要がない。しかも、温度センサは、水電解装置又は水素配管に設けられている。さらに、冷却機構によりガスと水との状態による温度差が大きくなり、前記水の検出精度が向上する。従って、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になる。 According to the present invention, the temperature sensor provided in the cooling mechanism can distinguish between the gas and the liquid from the change in the detected temperature. For this reason, it is not necessary to provide a pressure level water level sensor or the like. Moreover, the temperature sensor is provided in the water electrolysis device or the hydrogen pipe. Furthermore, the temperature difference due to the state of the gas and water is increased by the cooling mechanism, and the detection accuracy of the water is improved. Therefore, it is possible to reliably prevent liquid water from being contained in hydrogen with a simple and economical configuration, and to obtain good product hydrogen.

本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解システムの概略構成説明図である。1 is a schematic configuration explanatory diagram of a high-pressure water electrolysis system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the driving | running method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 検出温度ＴＣ１の説明図である。It is explanatory drawing of detection temperature TC1. 検出温度ＴＣ２の説明図である。It is explanatory drawing of detection temperature TC2. 水検知の閾値と外気温との関係説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the threshold value of water detection, and external temperature. 本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解システムの概略構成説明図である。It is schematic structure explanatory drawing of the high voltage | pressure water electrolysis system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る運転方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the driving | running method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 検出温度ＴＣ１ａの説明図である。It is explanatory drawing of detection temperature TC1a. 検出温度ＴＣ２ａの説明図である。It is explanatory drawing of detection temperature TC2a.

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る高圧水電解システム１０は、水（純水）を電気分解することによって酸素及び高圧水素を製造する水電解装置（差圧式水電解装置）１２を備える。高圧水素とは、常圧である酸素圧力よりも高圧、例えば、１ＭＰａ〜７０ＭＰａの水素をいう。 As shown in FIG. 1, a high pressure water electrolysis system 10 according to a first embodiment of the present invention is a water electrolysis apparatus (differential pressure type water electrolysis) that produces oxygen and high pressure hydrogen by electrolyzing water (pure water). Device) 12. High-pressure hydrogen refers to hydrogen having a pressure higher than the oxygen pressure, which is normal pressure, for example, 1 MPa to 70 MPa.

水電解装置１２には、前記水電解装置１２から導出される水素を気液分離する高圧気液分離装置１４が接続され、水分が除去されて前記水電解装置１２から導出される前記水素は、水素貯蔵装置（水素貯蔵部）１６に貯蔵される。水素貯蔵装置１６は、水素配管１８に接続され、製造された製品水素を一旦貯留する貯留タンクを備える。なお、水素貯蔵装置１６は、燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載され、水素配管１８から製品水素が直接供給される水素タンクであってもよい。 The water electrolysis apparatus 12 is connected to a high pressure gas-liquid separation apparatus 14 for gas-liquid separation of hydrogen derived from the water electrolysis apparatus 12, and the hydrogen derived from the water electrolysis apparatus 12 after removing water is It is stored in a hydrogen storage device (hydrogen storage unit) 16. The hydrogen storage device 16 includes a storage tank that is connected to the hydrogen pipe 18 and temporarily stores the produced product hydrogen. The hydrogen storage device 16 may be a hydrogen tank that is mounted on a fuel cell electric vehicle (not shown) and to which product hydrogen is directly supplied from the hydrogen pipe 18.

水電解装置１２と水素貯蔵装置１６とは、水素配管１８により接続され、前記水素配管１８には、高圧気液分離装置１４の下流に位置して水素を冷却する冷却機構２０が設けられる。冷却機構２０は、例えば、ペルチェにより構成される。冷却機構２０には、前記冷却機構２０に直接、又は、近接して、流体検出部を通流する流体が気体であるか液体であるかに応じて、検出温度が変化する温度センサ２２が設けられる。 The water electrolysis device 12 and the hydrogen storage device 16 are connected by a hydrogen pipe 18, and the hydrogen pipe 18 is provided with a cooling mechanism 20 that is located downstream of the high-pressure gas-liquid separation device 14 and cools hydrogen. The cooling mechanism 20 is comprised by Peltier, for example. The cooling mechanism 20 is provided with a temperature sensor 22 whose detection temperature changes depending on whether the fluid flowing through the fluid detection unit is a gas or a liquid, directly or close to the cooling mechanism 20. It is done.

水電解装置１２には、複数の水分解セル２３が積層されており、前記水分解セル２３の積層方向両端には、エンドプレート２４ａ、２４ｂが配設される。水電解装置１２には、直流電源である電解電源２６が接続される。 A plurality of water decomposition cells 23 are stacked in the water electrolysis apparatus 12, and end plates 24 a and 24 b are disposed at both ends of the water decomposition cell 23 in the stacking direction. The water electrolysis apparatus 12 is connected to an electrolysis power supply 26 that is a DC power supply.

エンドプレート２４ａには、水供給配管２８ａが接続されるとともに、エンドプレート２４ｂには、水排出配管２８ｂ及び水素導出配管２８ｃが接続される。水供給配管２８ａには、循環配管３０が接続される。循環配管３０は、循環ポンプ３２を配置してタンク部（酸素気液分離装置）３４の底部に接続される。 A water supply pipe 28a is connected to the end plate 24a, and a water discharge pipe 28b and a hydrogen outlet pipe 28c are connected to the end plate 24b. A circulation pipe 30 is connected to the water supply pipe 28a. The circulation pipe 30 is connected to the bottom of a tank unit (oxygen gas-liquid separator) 34 with a circulation pump 32 disposed therein.

タンク部３４の上部には、ブロア３６及び戻り配管３８の一端部が連通するとともに、前記戻り配管３８の他端は、水電解装置１２の水排出配管２８ｂに連通する。タンク部３４には、純水製造装置４０に接続された純水供給配管４２と、前記タンク部３４で純水から分離された酸素（及び水素）を排出するための酸素排気配管４４とが連結される。 One end of a blower 36 and a return pipe 38 communicate with the upper part of the tank portion 34, and the other end of the return pipe 38 communicates with a water discharge pipe 28 b of the water electrolysis apparatus 12. A pure water supply pipe 42 connected to the pure water production apparatus 40 and an oxygen exhaust pipe 44 for discharging oxygen (and hydrogen) separated from the pure water in the tank part 34 are connected to the tank part 34. Is done.

水電解装置１２の水素導出配管２８ｃには、水素配管１８を構成する第１水素導出ライン１８ａの一端が接続される。第１水素導出ライン１８ａの他端は、高圧気液分離装置１４を構成する高圧タンク部４６の上部側に接続される。高圧タンク部４６は、水素に含まれる水分（液体）を貯留するとともに、前記高圧タンク部４６の底部には、前記水素から分離された水を排出する排水配管４８が接続される。 One end of a first hydrogen lead-out line 18 a constituting the hydrogen pipe 18 is connected to the hydrogen lead-out pipe 28 c of the water electrolysis apparatus 12. The other end of the first hydrogen lead-out line 18 a is connected to the upper side of the high-pressure tank unit 46 that constitutes the high-pressure gas-liquid separator 14. The high-pressure tank unit 46 stores moisture (liquid) contained in hydrogen, and a drain pipe 48 for discharging water separated from the hydrogen is connected to the bottom of the high-pressure tank unit 46.

排水配管４８には、圧力損失を付与することにより、設定水量の液状水を通流させる圧力損失部、例えば、オリフィス５０が配設される。なお、オリフィス５０に代えて、例えば、減圧弁であってもよい。排水配管４８には、オリフィス５０の下流に位置して開閉弁、例えば、電磁弁５２が配設される。 The drainage pipe 48 is provided with a pressure loss part, for example, an orifice 50, through which a set amount of liquid water flows by applying a pressure loss. For example, a pressure reducing valve may be used instead of the orifice 50. The drain pipe 48 is provided with an on-off valve, for example, an electromagnetic valve 52, located downstream of the orifice 50.

高圧タンク部４６の上部には、水素配管１８を構成する第２水素導出ライン１８ｂが接続される。第２水素導出ライン１８ｂには、水素流れ方向に沿って冷却機構２０、水吸着装置５４及び背圧弁５６が配設される。水吸着装置５４は、水素に含まれる水蒸気（水分）を化学的吸着作用で吸着する水分吸着材を充填した吸着筒（図示せず）を備える。背圧弁５６は、規定圧力値（例えば、３５ＭＰａ）に設定される。なお、物理的吸着作用で吸着する水分吸着材を用いてもよい。 A second hydrogen lead-out line 18 b constituting the hydrogen pipe 18 is connected to the upper part of the high-pressure tank unit 46. In the second hydrogen lead-out line 18b, the cooling mechanism 20, the water adsorption device 54, and the back pressure valve 56 are arranged along the hydrogen flow direction. The water adsorption device 54 includes an adsorption cylinder (not shown) filled with a moisture adsorbent that adsorbs water vapor (moisture) contained in hydrogen by a chemical adsorption action. The back pressure valve 56 is set to a specified pressure value (for example, 35 MPa). A moisture adsorbing material that adsorbs by a physical adsorption action may be used.

温度センサ２２は、第１温度センサ（例えば、熱電対）２２ａと第２温度センサ（例えば、熱電対）２２ｂとを備える。第１温度センサ２２ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置に、例えば、冷却機構２０に配置される。冷却機構２０は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、第１温度センサ２２ａは、好ましくは、前記冷却機構２０の鉛直方向下部に配置される。 The temperature sensor 22 includes a first temperature sensor (for example, a thermocouple) 22a and a second temperature sensor (for example, a thermocouple) 22b. The 1st temperature sensor 22a is arrange | positioned at the cooling mechanism 20, for example in the waste_water | drain determination position determined with the waste_water | drain from the high pressure gas-liquid separation apparatus 14 being required. The cooling mechanism 20 is provided so as to extend in the vertical direction, and the first temperature sensor 22a is preferably disposed in the lower part of the cooling mechanism 20 in the vertical direction.

冷却機構２０には、挿入用孔部（図示せず）が設けられており、第１温度センサ２２ａが前記孔部を介して第２水素導出ライン１８ｂ内に挿入される。また、第１温度センサ２２ａは、冷却機構２０に覆われていない部分から第２水素導出ライン１８ｂ内に挿入されてもよい。なお、第１温度センサ２２ａは、第２水素導出ライン１８ｂの表面に設置されてもよい。 The cooling mechanism 20 is provided with an insertion hole (not shown), and the first temperature sensor 22a is inserted into the second hydrogen lead-out line 18b through the hole. Further, the first temperature sensor 22a may be inserted into the second hydrogen lead-out line 18b from a portion that is not covered by the cooling mechanism 20. The first temperature sensor 22a may be installed on the surface of the second hydrogen lead-out line 18b.

第２温度センサ２２ｂは、例えば、冷却機構２０と水吸着装置５４との間に配置され、前記冷却機構２０から第２水素導出ライン１８ｂに水が導出されているか否かを判定する。なお、温度センサ２２は、第１温度センサ２２ａ又は第２温度センサ２２ｂのいずれか一方のみを備えていてもよい。 The second temperature sensor 22b is disposed, for example, between the cooling mechanism 20 and the water adsorption device 54, and determines whether or not water is led out from the cooling mechanism 20 to the second hydrogen lead-out line 18b. The temperature sensor 22 may include only one of the first temperature sensor 22a and the second temperature sensor 22b.

高圧水電解システム１０は、第１温度センサ２２ａ及び第２温度センサ２２ｂの検出温度に基づいて、高圧気液分離装置１４内の水位制御を行うＥＣＵ（制御装置）５８を備える。ＥＣＵ５８は、その他、高圧水電解システム１０の運転制御を行う。高圧水電解システム１０は、外気温ＴＣ３を検出する外気温センサ６０を備える。なお、外気温センサ６０に代えて、水検知をしていない際の第２温度センサ２２ｂを外気温センサとして利用することもできる。 The high-pressure water electrolysis system 10 includes an ECU (control device) 58 that controls the water level in the high-pressure gas-liquid separator 14 based on the temperatures detected by the first temperature sensor 22a and the second temperature sensor 22b. In addition, the ECU 58 controls the operation of the high-pressure water electrolysis system 10. The high-pressure water electrolysis system 10 includes an outside air temperature sensor 60 that detects the outside air temperature TC3. In addition, it can replace with the external temperature sensor 60, and can also utilize the 2nd temperature sensor 22b when not detecting water as an external temperature sensor.

このように構成される高圧水電解システム１０の動作について、第１の実施形態に係る運転方法との関連で、図２に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。 The operation of the high-pressure water electrolysis system 10 configured as described above will be described below along the flowchart shown in FIG. 2 in relation to the operation method according to the first embodiment.

先ず、図２に示すように、高圧水電解システム１０は、アイドリング運転（起動に必要な最小限の運転）を行っている（ステップＳ１）。高圧水電解システム１０の起動開始が判断されると（ステップＳ２中、ＹＥＳ）、ステップＳ３の準備工程に進む。ステップＳ３では、例えば、純水製造装置４０を介して市水から生成された純水が、タンク部３４に供給される。そして、ステップＳ４に進んで、高圧水電解システム１０による電解通常運転が開始される。 First, as shown in FIG. 2, the high-pressure water electrolysis system 10 performs an idling operation (minimum operation necessary for starting) (step S1). When it is determined that the high-pressure water electrolysis system 10 is started (YES in step S2), the process proceeds to the preparation step in step S3. In step S <b> 3, for example, pure water generated from city water is supplied to the tank unit 34 via the pure water production apparatus 40. And it progresses to step S4 and the electrolysis normal operation by the high pressure water electrolysis system 10 is started.

図１に示すように、循環ポンプ３２の作用下に、タンク部３４内の純水が循環配管３０を介して水電解装置１２の水供給配管２８ａに供給される。一方、水電解装置１２には、電気的に接続されている電解電源２６を介して電圧が付与される。 As shown in FIG. 1, pure water in the tank unit 34 is supplied to the water supply pipe 28 a of the water electrolysis apparatus 12 through the circulation pipe 30 under the action of the circulation pump 32. On the other hand, a voltage is applied to the water electrolysis apparatus 12 via an electrolysis power supply 26 that is electrically connected.

このため、各水分解セル２３では、純水が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。従って、カソード側では、水素イオンが電子と結合して水素が得られ、この水素は、水素導出配管２８ｃから第１水素導出ライン１８ａに取り出される。 For this reason, in each water splitting cell 23, pure water is decomposed by electricity to generate hydrogen ions, electrons and oxygen. Therefore, on the cathode side, hydrogen ions are combined with electrons to obtain hydrogen, and this hydrogen is taken out from the hydrogen lead-out pipe 28c to the first hydrogen lead-out line 18a.

一方、アノード側では、反応により生成した酸素（及び透過した水素）と未反応の水とが流動しており、これらの混合流体が水排出配管２８ｂから戻り配管３８に排出される。この未反応ガスの水、酸素及び水素は、タンク部３４に導入されて分離された後、水は、循環ポンプ３２を介して循環配管３０を通って水供給配管２８ａに導入される。水から分離された酸素及び水素は、酸素排気配管４４から外部に排出される。 On the other hand, oxygen (and permeated hydrogen) generated by the reaction and unreacted water flow on the anode side, and the mixed fluid is discharged from the water discharge pipe 28b to the return pipe 38. After the unreacted gas water, oxygen, and hydrogen are introduced into the tank unit 34 and separated, the water is introduced into the water supply pipe 28a through the circulation pipe 30 through the circulation pump 32. Oxygen and hydrogen separated from the water are discharged from the oxygen exhaust pipe 44 to the outside.

水電解装置１２内に生成された水素は、第１水素導出ライン１８ａを介して高圧気液分離装置１４に送られる。高圧気液分離装置１４では、水素に含まれる液状水が、この水素から分離されて高圧タンク部４６に貯留される。一方、水素は、第２水素導出ライン１８ｂに導出され、冷却機構２０により冷却された後、水吸着装置５４に供給される。 The hydrogen generated in the water electrolysis device 12 is sent to the high-pressure gas-liquid separation device 14 via the first hydrogen lead-out line 18a. In the high-pressure gas-liquid separator 14, liquid water contained in hydrogen is separated from the hydrogen and stored in the high-pressure tank unit 46. On the other hand, hydrogen is led out to the second hydrogen lead-out line 18b, cooled by the cooling mechanism 20, and then supplied to the water adsorption device 54.

水吸着装置５４では、水素に含まれる水蒸気が吸着されて乾燥状態の水素（ドライ水素）が得られ、このドライ水素は、水素貯蔵装置１６に貯蔵される。水素貯蔵装置１６に貯蔵されたドライ水素は、燃料電池電気自動車（図示せず）に充填される。なお、第２水素導出ライン１８ｂに導出されたドライ水素は、燃料電池電気自動車（図示せず）に直接充填されてもよい。 In the water adsorption device 54, water vapor contained in hydrogen is adsorbed to obtain dry hydrogen (dry hydrogen), which is stored in the hydrogen storage device 16. The dry hydrogen stored in the hydrogen storage device 16 is filled in a fuel cell electric vehicle (not shown). The dry hydrogen led out to the second hydrogen lead-out line 18b may be directly charged into a fuel cell electric vehicle (not shown).

上記の電解通常運転（充填）時において、冷却機構２０に配置されている第１温度センサ２２ａにより、高圧気液分離装置１４から導出された流体の温度が検出されている（ステップＳ５）。第１温度センサ２２ａによる検出温度ＴＣ１が、閾値Ｔ１を超える値であれば、水（液体）が検知されたと判断し、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される。 During the normal electrolytic operation (filling), the temperature of the fluid led out from the high-pressure gas-liquid separator 14 is detected by the first temperature sensor 22a disposed in the cooling mechanism 20 (step S5). If the detected temperature TC1 detected by the first temperature sensor 22a exceeds the threshold value T1, it is determined that water (liquid) has been detected, and it is determined that drainage is required from the high-pressure gas-liquid separator 14.

ここで、検出温度ＴＣ１の閾値Ｔ１は、図３に示される。第１温度センサ２２ａが配置されている排水判定位置では、水素ガスのみが流通すると、冷却機構２０の冷却作用下に検出温度ＴＣ１が比較的低温に維持される。一方、排水判定位置に、水が存在すると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ１が上昇する。従って、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ１を超える温度を閾値Ｔ１に設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度上昇の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。 Here, the threshold value T1 of the detected temperature TC1 is shown in FIG. At the drainage determination position where the first temperature sensor 22a is disposed, when only hydrogen gas flows, the detected temperature TC1 is maintained at a relatively low temperature under the cooling action of the cooling mechanism 20. On the other hand, if water is present at the drainage determination position, the water is difficult to cool, and the detected temperature TC1 rises. Therefore, a temperature exceeding the temperature Tg1 when only hydrogen gas flows is set as the threshold value T1. In addition, the temperature gradient by an endothermic difference generate | occur | produces because water exists. For this reason, it is also possible to detect the presence or absence of water by detecting the inclination of the temperature rise.

図２に示すように、第１温度センサ２２ａによる検出温度ＴＣ１が、閾値Ｔ１を超える値であると判断されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。このステップＳ６では、第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が、閾値Ｔ２以下であれば（ステップＳ６中、ＮＯ）、水（液体）が検知されたと判断し、ステップＳ７に進んで、高圧水電解システム１０を強制停止させる。 As shown in FIG. 2, when it is determined that the detected temperature TC1 detected by the first temperature sensor 22a exceeds the threshold value T1 (YES in step S5), the process proceeds to step S6. In step S6, if the temperature TC2 detected by the second temperature sensor 22b is equal to or lower than the threshold T2 (NO in step S6), it is determined that water (liquid) has been detected, and the process proceeds to step S7 to perform high-pressure water electrolysis. The system 10 is forcibly stopped.

ここで、検出温度ＴＣ２の閾値Ｔ２は、図４に示される。第２温度センサ２２ｂが配置される第２水素導出ライン１８ｂでは、基本的に外気温に近似した状態にある。これにより、水が流通すると、温度が低下して第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が低下する。このため、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ２未満である温度を閾値Ｔ２に設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度下降の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。 Here, the threshold value T2 of the detected temperature TC2 is shown in FIG. The second hydrogen lead-out line 18b where the second temperature sensor 22b is arranged is basically in a state approximating the outside air temperature. Thereby, when water flows, the temperature decreases and the temperature TC2 detected by the second temperature sensor 22b decreases. Therefore, a temperature that is lower than the temperature Tg2 when only hydrogen gas flows is set as the threshold value T2. In addition, the temperature gradient by an endothermic difference generate | occur | produces because water exists. For this reason, it is also possible to detect the presence or absence of water by detecting the inclination of the temperature drop.

また、冷却機構２０を構成するペルチェの冷却能力に限界があるため、各閾値（水検知閾値）Ｔ１、Ｔ２は、図５に示すように、外気温センサ６０による検出温度（外気温ＴＣ３）が高い程、高く設定されることが好ましい。なお、断熱構造を採用する際には、外気温に依存することがなく、各閾値Ｔ１、Ｔ２を一定の値に設定してもよい。 Further, since the cooling capacity of the Peltier constituting the cooling mechanism 20 is limited, each of the threshold values (water detection threshold values) T1 and T2 is a temperature detected by the outside air temperature sensor 60 (outside air temperature TC3) as shown in FIG. It is preferable that the higher the value, the higher. In addition, when employ | adopting a heat insulation structure, you may set each threshold value T1 and T2 to a constant value, without depending on external temperature.

図２に示すように、ステップＳ６において、第２温度センサ２２ｂによる検出温度ＴＣ２が閾値Ｔ２を超えると判断されると（ステップＳ６中、ＹＥＳ）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、電磁弁５２の開弁操作が行われる。従って、図１に示すように、高圧タンク部４６内の水は、オリフィス５０により一定の水量が排水配管４８に排水される。 As shown in FIG. 2, when it is determined in step S6 that the temperature TC2 detected by the second temperature sensor 22b exceeds the threshold T2 (YES in step S6), the process proceeds to step S8. In step S8, the solenoid valve 52 is opened. Therefore, as shown in FIG. 1, a fixed amount of water in the high-pressure tank 46 is drained into the drain pipe 48 by the orifice 50.

そして、高圧タンク部４６からの排水処理が所定時間ｔだけ行われると（ステップＳ９中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０に進んで、電磁弁５２が閉弁操作される。なお、所定時間ｔは、オリフィス５０により設定された水量に基づいて算出された排水時間である。 When the drainage process from the high-pressure tank unit 46 is performed for a predetermined time t (YES in step S9), the process proceeds to step S10, and the solenoid valve 52 is closed. The predetermined time t is a drainage time calculated based on the amount of water set by the orifice 50.

さらに、ステップＳ１１では、水素ガスの充填が終了していないと判断されると（ステップＳ１１中、ＮＯ）、ステップＳ４に戻って、充填処理が継続される。一方、充填が終了したと判断されると（ステップＳ１１中、ＹＥＳ）、高圧水電解システム１０の運転が停止される。 Furthermore, in step S11, when it is determined that the filling of hydrogen gas is not completed (NO in step S11), the process returns to step S4 and the filling process is continued. On the other hand, when it is determined that the filling is completed (YES in step S11), the operation of the high-pressure water electrolysis system 10 is stopped.

この場合、第１の実施形態では、冷却機構２０に対応して第１温度センサ２２ａが設けられている。このため、第１温度センサ２２ａは、検出温度ＴＣ１の変化から水素ガス（気体）と水（液体）とを識別することができ、特に耐圧仕様の水位センサ等を設ける必要がない。 In this case, in the first embodiment, the first temperature sensor 22 a is provided corresponding to the cooling mechanism 20. For this reason, the first temperature sensor 22a can distinguish between hydrogen gas (gas) and water (liquid) from the change in the detected temperature TC1, and there is no need to provide a water level sensor or the like having a pressure resistance specification.

しかも、第１温度センサ２２ａは、第２水素導出ライン１８ｂに設けられている。さらに、冷却機構２０により水素ガスと水との状態による温度差が大きくなり、前記水の検出精度が向上する。従って、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になるという効果が得られる。 Moreover, the first temperature sensor 22a is provided in the second hydrogen lead-out line 18b. Further, the cooling mechanism 20 increases the temperature difference depending on the state of hydrogen gas and water, and the detection accuracy of the water is improved. Accordingly, it is possible to reliably prevent liquid water from being contained in hydrogen with a simple and economical configuration, and it is possible to obtain an advantageous effect that good product hydrogen can be obtained.

また、冷却機構２０は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、第１温度センサ２２ａは、前記冷却機構２０の鉛直方向下部に配置されている。これにより、冷却機構２０は、気液分離された水分を自重によって下部に集めることができる。このため、第１温度センサ２２ａにより水が検知された際に、直ぐに冷却機構２０の下流側に水が流出することがない。従って、第１温度センサ２２ａの閾値Ｔ１を高めに設定することができ、誤検知の削減が容易に図られる。 The cooling mechanism 20 is provided so as to extend in the vertical direction, and the first temperature sensor 22 a is disposed at the lower part of the cooling mechanism 20 in the vertical direction. Thereby, the cooling mechanism 20 can collect the water | moisture content isolate | separated by gas-liquid to the lower part with dead weight. For this reason, when water is detected by the first temperature sensor 22a, the water does not immediately flow out to the downstream side of the cooling mechanism 20. Therefore, the threshold value T1 of the first temperature sensor 22a can be set higher, and erroneous detection can be easily reduced.

さらにまた、外気温センサ６０により外気温ＴＣ３が検出されている。これにより、外気温が高く、冷却機構２０を構成するペルチェでの冷却後の温度が高くなる場合には、閾値Ｔ１、Ｔ２を高い値に変更することが可能になる。このため、第１温度センサ２２ａ及び第２温度センサ２２ｂによる誤検知が有効に削減され、精度の向上が図られる。 Furthermore, the outside air temperature sensor 60 detects the outside air temperature TC3. As a result, when the outside air temperature is high and the temperature after cooling in the Peltier constituting the cooling mechanism 20 becomes high, the threshold values T1 and T2 can be changed to high values. For this reason, the false detection by the 1st temperature sensor 22a and the 2nd temperature sensor 22b is reduced effectively, and an improvement in accuracy is achieved.

また、第１の実施形態では、第１温度センサ２２ａの検出温度ＴＣ１に基づいて、電磁弁５２の開閉制御を行うことにより、高圧気液分離装置１４からの排水を制御することができる。従って、特に耐圧仕様の水位センサ等が不要になり、簡単且つ経済的な構成で、水素に液水が含まれることを確実に阻止することができ、良好な製品水素を得ることが可能になるという効果が得られる。 Moreover, in 1st Embodiment, the waste_water | drain from the high pressure gas-liquid separation apparatus 14 can be controlled by performing opening / closing control of the solenoid valve 52 based on detection temperature TC1 of the 1st temperature sensor 22a. Therefore, a pressure level water level sensor or the like becomes unnecessary, and it is possible to reliably prevent liquid water from being contained in hydrogen with a simple and economical configuration, and to obtain good product hydrogen. The effect is obtained.

図６は、本発明の第２の実施形態に係る高圧水電解システム７０の概略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る高圧水電解システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a high-pressure water electrolysis system 70 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the high pressure water electrolysis system 10 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

高圧水電解システム７０は、高圧気液分離装置１４を周回して配置される冷却機構７２を備える。冷却機構７２は、例えば、ペルチェにより構成されるが、その他、冷却媒体を循環させる構成を採用してもよい。冷却機構７２は、鉛直方向に延在して設けられるとともに、前記冷却機構７２には、温度センサ７４が配設される。温度センサ７４は、第１温度センサ７４ａと第２温度センサ７４ｂとを備える。 The high pressure water electrolysis system 70 includes a cooling mechanism 72 arranged around the high pressure gas-liquid separator 14. The cooling mechanism 72 is configured by, for example, a Peltier, but a configuration in which a cooling medium is circulated may be employed. The cooling mechanism 72 extends in the vertical direction, and a temperature sensor 74 is disposed in the cooling mechanism 72. The temperature sensor 74 includes a first temperature sensor 74a and a second temperature sensor 74b.

第１温度センサ７４ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置に、すなわち、冷却機構７２の上部側に配置される。第２温度センサ７４ｂは、高圧気液分離装置１４からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置に、すなわち、冷却機構７２の下部側に配置される。第１温度センサ７４ａは、基本的に水素ガスを検知する一方、第２温度センサ７４ｂは、基本的に水を検知する。 The first temperature sensor 74 a is disposed at a drainage determination position where it is determined that drainage is necessary from the high-pressure gas-liquid separator 14, that is, at the upper side of the cooling mechanism 72. The second temperature sensor 74 b is disposed at a drainage stop position where it is determined that drainage from the high-pressure gas-liquid separator 14 needs to be stopped, that is, at the lower side of the cooling mechanism 72. The first temperature sensor 74a basically detects hydrogen gas, while the second temperature sensor 74b basically detects water.

排水配管４８には、圧力損失部（例えば、オリフィス）５０及び電磁弁５２が配設される。ＥＣＵ５８は、第１温度センサ７４ａ及び第２温度センサ７４ｂの検出温度に基づいて、電磁弁５２を開閉操作することにより、高圧気液分離装置１４内の水位制御を行う。 The drainage pipe 48 is provided with a pressure loss part (for example, an orifice) 50 and a solenoid valve 52. The ECU 58 controls the water level in the high-pressure gas-liquid separator 14 by opening and closing the electromagnetic valve 52 based on the detected temperatures of the first temperature sensor 74a and the second temperature sensor 74b.

このように構成される高圧水電解システム７０の動作について、第２の実施形態に係る運転方法との関連で、図７に示すフローチャートに沿って、以下に説明する。なお、第１の実施形態に係る運転方法と同一の工程については、その詳細な説明は省略する。 The operation of the high-pressure water electrolysis system 70 configured as described above will be described below along the flowchart shown in FIG. 7 in relation to the operation method according to the second embodiment. In addition, the detailed description is abbreviate | omitted about the process same as the operating method which concerns on 1st Embodiment.

高圧水電解システム７０では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４に示すように、アイドリング運転から電解通常運転が行われる（第１の運転方法のステップＳ１〜ステップＳ４参照）。さらに、ステップＳ１０５に進んで、冷却機構７２の上部側に配置されている第１温度センサ７４ａにより、高圧気液分離装置１４内の上部側の温度が検出される。 In the high-pressure water electrolysis system 70, as shown in steps S101 to S104, the electrolysis normal operation is performed from the idling operation (see step S1 to step S4 of the first operation method). Furthermore, it progresses to step S105 and the temperature of the upper side in the high pressure gas-liquid separation apparatus 14 is detected by the 1st temperature sensor 74a arrange | positioned at the upper side of the cooling mechanism 72. FIG.

第１温度センサ７４ａによる検出温度ＴＣ１ａが、閾値Ｔ１ａを超える値であれば、水（液体）が検知されたと判断し、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される。ここで、検出温度ＴＣ１ａの閾値Ｔ１ａは、図８に示される。第１温度センサ７４ａが配置されている排水判定位置では、水素ガスのみが流通すると、冷却機構７２の冷却作用下に検出温度ＴＣ１ａが比較的低温（温度Ｔｇ１ａ）に維持される。 If the detected temperature TC1a by the first temperature sensor 74a is a value exceeding the threshold value T1a, it is determined that water (liquid) has been detected, and it is determined that drainage is necessary from the high-pressure gas-liquid separator 14. Here, the threshold value T1a of the detected temperature TC1a is shown in FIG. At the drainage determination position where the first temperature sensor 74a is disposed, when only hydrogen gas flows, the detected temperature TC1a is maintained at a relatively low temperature (temperature Tg1a) under the cooling action of the cooling mechanism 72.

一方、排水判定位置に、水が存在すると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ１ａが上昇する。従って、水素ガスのみが流通する際の温度Ｔｇ１ａを超える温度を閾値Ｔ１ａに設定する。なお、水が存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。このため、温度上昇の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。 On the other hand, if water is present at the drainage determination position, it is difficult to cool the water, and the detected temperature TC1a rises. Therefore, a temperature exceeding the temperature Tg1a when only hydrogen gas flows is set as the threshold value T1a. In addition, the temperature gradient by an endothermic difference generate | occur | produces because water exists. For this reason, it is also possible to detect the presence or absence of water by detecting the inclination of the temperature rise.

第１温度センサ７４ａによる検出温度ＴＣ１ａが、閾値Ｔ１ａを超える値であると判断されると（ステップＳ１０５中、ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。このステップＳ１０６では、電磁弁５２が開弁操作されて高圧タンク部４６からの排水処理が開始される。 If it is determined that the detected temperature TC1a detected by the first temperature sensor 74a exceeds the threshold value T1a (YES in step S105), the process proceeds to step S106. In this step S106, the electromagnetic valve 52 is opened, and the waste water treatment from the high-pressure tank unit 46 is started.

そして、ステップＳ１０７に進んで、第２温度センサ７４ｂによる検出温度ＴＣ２ａが、閾値Ｔ２ａ未満であるか否かが判断される。検出温度ＴＣ２ａが、閾値Ｔ２ａ未満であると判断されると（ステップＳ１０７中、ＹＥＳ）、水素ガスが検知されたと判断し、ステップＳ１０８に進んで、電磁弁５２が閉弁操作される。 Then, the process proceeds to step S107, and it is determined whether or not the detected temperature TC2a by the second temperature sensor 74b is less than the threshold value T2a. If it is determined that the detected temperature TC2a is lower than the threshold value T2a (YES in step S107), it is determined that hydrogen gas has been detected, the process proceeds to step S108, and the solenoid valve 52 is closed.

ここで、検出温度ＴＣ２ａの閾値Ｔ２ａは、図９に示される。第２温度センサ７４ｂが配置されている排水停止位置では、水が滞留していると、前記水が冷却され難いため、検出温度ＴＣ２ａが比較的高温（温度Ｔｇ２ａ）に維持される。一方、排水停止位置に水素ガスが存在すると、前記水素ガスが冷却され易いため、検出温度ＴＣ２ａが低下する。従って、水のみが存在する際の温度Ｔｇ２ａ未満である温度を閾値Ｔ２ａに設定する。なお、水素ガスが存在することにより、吸熱差による温度勾配が発生する。これにより、温度下降の傾きを検知して水の有無を検出することも可能である。 Here, the threshold value T2a of the detected temperature TC2a is shown in FIG. At the drainage stop position where the second temperature sensor 74b is disposed, if the water stays, the water is difficult to cool, so the detected temperature TC2a is maintained at a relatively high temperature (temperature Tg2a). On the other hand, if hydrogen gas is present at the drain stop position, the hydrogen gas is easily cooled, and the detected temperature TC2a is lowered. Accordingly, a temperature that is lower than the temperature Tg2a when only water is present is set as the threshold T2a. The presence of hydrogen gas causes a temperature gradient due to the endothermic difference. Thereby, it is also possible to detect the presence or absence of water by detecting the inclination of temperature drop.

このように、第２の実施形態では、第１温度センサ７４ａは、高圧気液分離装置１４から排水が必要であると判定される排水判定位置（冷却機構７２の上部側）に配置されている。一方、第２温度センサ７４ｂは、高圧気液分離装置１４からの排水を停止する必要があると判定される排水停止位置（冷却機構７２の下部側）に配置されている。 Thus, in 2nd Embodiment, the 1st temperature sensor 74a is arrange | positioned in the waste_water | drain determination position (upper side of the cooling mechanism 72) determined with drainage from the high pressure gas-liquid separator 14 being required. . On the other hand, the 2nd temperature sensor 74b is arrange | positioned at the waste_water | drain stop position (lower side of the cooling mechanism 72) determined that it is necessary to stop the waste_water | drain from the high pressure gas-liquid separation apparatus 14. FIG.

このため、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。しかも、第１温度センサ７４ａ及び第２温度センサ７４ｂを用いるだけで、排水開始時期及び注水開始時期を判定することができ、コストの削減が一層確実に遂行されるという効果が得られる。 For this reason, the effect similar to said 1st Embodiment is acquired. In addition, the drainage start timing and the water injection start timing can be determined only by using the first temperature sensor 74a and the second temperature sensor 74b, and an effect that cost reduction is more reliably performed can be obtained.

１０、７０…高圧水電解システム１２…水電解装置
１４…高圧気液分離装置１６…水素貯蔵装置
１８…水素配管１８ａ、１８ｂ…水素導出ライン
２０、７２…冷却機構
２２、２２ａ、２２ｂ、７４、７４ａ、７４ｂ…温度センサ
２３…水分解セル４６…高圧タンク部
４８…排水配管５０…オリフィス
５２…電磁弁５４…水吸着装置
５６…背圧弁５８…ＥＣＵ
６０…外気温センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,70 ... High pressure water electrolysis system 12 ... Water electrolysis apparatus 14 ... High pressure gas-liquid separator 16 ... Hydrogen storage apparatus 18 ... Hydrogen piping 18a, 18b ... Hydrogen lead-out line 20, 72 ... Cooling mechanism 22, 22a, 22b, 74, 74a, 74b ... temperature sensor 23 ... water decomposition cell 46 ... high pressure tank section 48 ... drainage pipe 50 ... orifice 52 ... solenoid valve 54 ... water adsorption device 56 ... back pressure valve 58 ... ECU
60 ... Outside air temperature sensor

Claims

Water electrolyzer that electrolyzes water supplied to the anode side, generates oxygen on the anode side, and hydrogen at a higher pressure than the oxygen on the cathode side, and
A high-pressure gas-liquid separation device for gas-liquid separation of the hydrogen derived from the water electrolysis device;
A hydrogen pipe for supplying water to the hydrogen storage unit after the water is removed and the hydrogen derived from the water electrolysis device;
A cooling mechanism provided in the water electrolysis apparatus or the hydrogen pipe for cooling the hydrogen;
A temperature sensor provided in the cooling mechanism and having a detection temperature that varies depending on whether the fluid flowing through the fluid detection unit is a gas or a liquid;
A high-pressure water electrolysis system comprising:

2. The high pressure water electrolysis system according to claim 1, wherein the cooling mechanism is provided extending in a vertical direction.

The high-pressure water electrolysis system according to claim 1 or 2, wherein the temperature sensor is disposed at a drainage determination position where it is determined that drainage is necessary from the high-pressure gas-liquid separator;
A second temperature sensor disposed at a drainage stop position where it is determined that the drainage from the high-pressure gas-liquid separator needs to be stopped;
A control device for controlling the water level in the high-pressure gas-liquid separator based on the detected temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor;
A high-pressure water electrolysis system comprising:

The high pressure water electrolysis system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an outside air temperature sensor that detects outside air temperature,
The high-pressure water electrolysis system according to claim 1, wherein the determination threshold for determining that the liquid is present in the fluid detection unit is set higher as the temperature detected by the outside air temperature sensor is higher.

Water electrolyzer that electrolyzes water supplied to the anode side, generates oxygen on the anode side, and hydrogen at a higher pressure than the oxygen on the cathode side, and
A high-pressure gas-liquid separation device for gas-liquid separation of the hydrogen derived from the water electrolysis device;
A hydrogen pipe for supplying water to the hydrogen storage unit after the water is removed and the hydrogen derived from the water electrolysis device;
Drainage pipe for discharging the liquid separated by the water electrolysis device;
An opening / closing mechanism provided in the drainage pipe and capable of freely closing the drainage pipe;
A cooling mechanism provided in the water electrolysis apparatus or the hydrogen pipe for cooling the hydrogen;
A temperature sensor provided in the cooling mechanism and having a detection temperature that varies depending on whether the fluid flowing through the fluid detection unit is a gas or a liquid;
A method for operating a high pressure water electrolysis system comprising:
Opening the opening / closing mechanism;
Determining whether the temperature detected by the temperature sensor is equal to or higher than a determination threshold value for determining that the liquid is present in the fluid detection unit;
A step of closing the opening / closing mechanism when the detected temperature is determined to be equal to or higher than the determination threshold;
A method for operating a high-pressure water electrolysis system, comprising: