JP2015151561A - Hydrogen production device, and operation method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体高分子形の水電解セルや、同形の固体高分子形の水電解装置と燃料電池を一体型した可逆セルを用いて高圧の水素を製造する際の水素製造装置及びその運転方法に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus for producing high-pressure hydrogen using a solid polymer type water electrolysis cell, or a reversible cell in which a solid polymer type water electrolysis apparatus and a fuel cell are integrated, and its operation. It is about the method.
固体高分子形の水電解セルや、同形の水電解装置と燃料電池を一体化した可逆セル(以下、単に「可逆セル」と称する)の水電解運転時は、セルから発生するガスの圧力を調整することで、昇圧機器を使用せずに数10MPaまでの水素、酸素ガスを製造できる。しかしながら、水素側と酸素側を隔離している高分子膜にはガス透過があるため、電解運転用の電力量が少ない場合には、水素側の圧力が高いため、ガス透過によって酸素側の水素濃度が上昇し続け、最終的にはセルの破損につながるという問題があった。 During water electrolysis operation of a solid polymer water electrolysis cell or a reversible cell (hereinafter simply referred to as “reversible cell”) in which a water electrolysis device of the same shape and a fuel cell are integrated, the pressure of the gas generated from the cell is reduced. By adjusting, hydrogen and oxygen gas up to several tens of MPa can be produced without using a booster. However, since the polymer membrane that separates the hydrogen side and the oxygen side has gas permeation, when the amount of power for electrolysis operation is small, the pressure on the hydrogen side is high, so the gas permeation causes hydrogen on the oxygen side. There was a problem that the concentration continued to rise and eventually led to cell damage.
すなわち、セル内部では、極間のガス分圧差に応じて高分子膜を介したガス透過があるため、透過量に対して電解によるガス発生量が少ないと、酸素側の水素濃度、あるいは酸素側をポンプ等で高圧に設定していた場合に、水素側の酸素濃度が上昇する。もし酸素側の水素濃度が爆発下限濃度の4%にまで達した場合には、セル自体に何ら異常がなくても触媒上で燃焼反応が起きてセルが破損する可能性がある。 That is, inside the cell, there is gas permeation through the polymer film according to the gas partial pressure difference between the electrodes, so if the amount of gas generated by electrolysis is small relative to the permeation amount, the hydrogen concentration on the oxygen side or the oxygen side Is set to high pressure with a pump or the like, the oxygen concentration on the hydrogen side increases. If the hydrogen concentration on the oxygen side reaches 4% of the lower explosion limit concentration, even if there is no abnormality in the cell itself, a combustion reaction may occur on the catalyst and the cell may be damaged.
これを防止するために既に提案されている技術として、「水素製造方法及び水素製造システム」がある(特許文献1)。この技術では、極間差圧耐性を有する電解セルを使用することで装置の水素、酸素保有量を少なくし、装置を起動する際に水素が定格圧力まで到達するまでの時間の短縮や投入電力の低減、ならびに装置停止時の水素排気の低減がはかれ、結果的にエネルギーの無駄を低減しているものであった。そして極間差圧耐性を有する電解セルを使用しているので、上記したセルの破損は抑えられていた。 As a technique already proposed for preventing this, there is a “hydrogen production method and hydrogen production system” (Patent Document 1). In this technology, the amount of hydrogen and oxygen held in the device is reduced by using an electrolysis cell that is resistant to the differential pressure between electrodes, and the time required for hydrogen to reach the rated pressure when the device is started up and the input power is reduced. As well as reducing hydrogen emissions when the system is stopped, energy wasted is reduced. And since the electrolysis cell which has a pressure difference resistance between electrodes is used, the above-mentioned damage of the cell was suppressed.
しかしながら、かかる先行技術を用いても、運転負荷(=電流密度)がある閾値よりも低い場合(特許文献1では電流密度が0.15A/cm2未満の場合との記述されている)には、酸素側の水素濃度が上昇するため、一度運転を停止して、装置系内の昇圧に要した高圧水素ガスを系外に排出する必要があった。特に電解用の電力供給源として、太陽光発電や風力発電に由来する電源を用いた場合には、天候によって当該電力供給源の電圧が変動してしまうので、このような事態が予想される。
この点に関し、たとえば、日射量の変動に応じてその日射量における最大出力を水電解運転に利用できるように、使用するセル数を必要に応じて減じることが提案されている(特許文献2)
However, even when such a prior art is used, when the operating load (= current density) is lower than a certain threshold value (
In this regard, for example, it has been proposed to reduce the number of cells to be used as necessary so that the maximum output of the solar radiation amount can be used for water electrolysis operation in accordance with the variation of the solar radiation amount (Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2の技術では、太陽光発電の出力源(エネルギー源)である太陽光の日射量が低下した場合、電力が全く供給されずに電解運転が行われないセルが発生する。この場合、電解運転しないセルでは、電解によるガス発生(酸素側においては酸素の発生)がないため、上述したようなガス透過により当該セル近傍における酸素側の水素濃度が上昇するという問題があった。これを防止するためには、たとえば電解運転しないセルに定電圧を印加することにより、透過した水素を水素側に戻す方法があるが、この方法においても別途専用の定電圧電源を用意しなければならないという問題があった。 However, in the technique of Patent Document 2, when the amount of solar radiation that is an output source (energy source) of photovoltaic power generation is reduced, a cell is generated in which no electric power is supplied and no electrolytic operation is performed. In this case, since there is no gas generation due to electrolysis (oxygen generation on the oxygen side) in a cell that does not perform electrolysis operation, there is a problem that the oxygen concentration in the vicinity of the cell increases due to gas permeation as described above. . In order to prevent this, for example, there is a method of returning permeated hydrogen to the hydrogen side by applying a constant voltage to a cell that is not electrolyzed, but this method also requires a separate dedicated constant voltage power supply. There was a problem of not becoming.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電解用の電力供給源として、太陽光発電や風力発電など、再生可能エネルギーに由来する電源を用いた場合に、当該電源の出力源(エネルギー源)となるエネルギー、たとえば太陽光の日射量や風速が低下した場合であっても、格別専用の定電圧電源を装備することなく、全てのセルに対して電力を供給して前記した問題を解消し、しかも前記のエネルギーの変動に応じて、そのときの最大の電力を電解運転に利用できるようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of such a point, and when a power source derived from renewable energy such as solar power generation or wind power generation is used as a power supply source for electrolysis, an output source of the power source ( Even if the amount of energy that is the energy source), for example, the amount of solar radiation and wind speed, is reduced, power is supplied to all cells without the need for a special-purpose constant voltage power supply. Further, the object is to make it possible to use the maximum electric power for the electrolysis operation in accordance with the fluctuation of the energy.
前記目的を達成するため、本発明は、固体高分子形の水電解セル、または固体高分子形の水電解装置と燃料電池とを一体化した可逆セルを用いた水素製造装置であって、
同一枚数の前記セルを直列に接続してなるセルスタックと、前記セルスタックを直列に複数接続してなるセルスタックブロックと、前記セルスタックブロックに対して、各々並列に電力を供給可能な第1の直流電源と第2の直流電源と、を有し、
前記第1の直流電源と第2の直流電源は、その陰極側が、前記セルスタックブロックの一端部に位置する陰極側端子部と接続され、その陽極側が前記セルスタックブロックの他端部に位置する陽極側端子部と接続され、前記第1の直流電源は、その陽極側が、前記セルスタックブロックの陽極側端子部、及び前記各セルスタック相互間に位置する電極部と、各々リレーを介して並列に接続され、前記第2の直流電源は、その陰極側が、前記セルスタックブロックの陰極側端子部、及び前記各セルスタック相互間に位置する電極部と、各々リレーを介して並列に接続されていることを特徴としている。
To achieve the above object, the present invention provides a hydrogen production apparatus using a solid polymer water electrolysis cell or a reversible cell in which a solid polymer water electrolysis device and a fuel cell are integrated,
A cell stack formed by connecting the same number of the cells in series, a cell stack block formed by connecting a plurality of the cell stacks in series, and a first power supply that can supply power in parallel to the cell stack block. A direct current power source and a second direct current power source,
The first DC power source and the second DC power source have a cathode side connected to a cathode side terminal portion located at one end portion of the cell stack block, and an anode side located at the other end portion of the cell stack block. The first DC power source is connected to the anode side terminal portion, and the anode side of the first DC power source is connected in parallel via the anode side terminal portion of the cell stack block and the electrode portion positioned between the cell stacks, respectively, via a relay. The cathode side of the second DC power source is connected in parallel with the cathode side terminal part of the cell stack block and the electrode part located between the cell stacks via relays, respectively. It is characterized by being.
本発明によれば、前記第1の直流電源と第2の直流電源の出力源(エネルギー源)となるエネルギーの大きさが所定以上の大きさのときには、前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせればよい。そして前記第1の直流電源と第2の直流電源の出力源(エネルギー源)となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにして、前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じるようにすれば、両極の端部側に位置するセルスタックについては、第1の直流電源または第2の直流電源からの電流が流れ、中央部のセルスタックについては、それらを足しあわせた電流を流すことができる。したがって、たとえば第1の直流電源と第2の直流電源が太陽光発電に由来する場合、日射量が低下しても、全セルスタックについて電流を流すとともに、そのときの最大の電力を電解運転に利用することができる。なお、これら各電源のエネルギー源となるエネルギーの大きさは、たとえば電源に太陽光発電を利用する場合には日射量で示すことができ、風力発電を利用する場合は風速が例示できる。また、その場合の所定の日射量および風速とは、水電解セルや可逆セルの仕様によって異なるが、たとえば全セルスタックに電力を供給した場合、そのときの日射量、風速における最大の電力が水電解運転に利用できる値(全セルスタックを使用すると太陽光発電の最大電力が利用できる値)が例示できる。この場合、太陽光発電の場合、想定される最高の日射量(たとえば1000w/m2)と設定してもよく、また当該最高の日射量の80%〜90%の値としてもよい。同様に、風速の場合は使用する風力発電装置における設計最大風速としてもよく、あるいは定格風速としてもよい。さらには、設計最大風速、定格風速の80%〜90%の値としてもよい。 According to the present invention, when the magnitude of energy serving as an output source (energy source) of the first DC power source and the second DC power source is greater than or equal to a predetermined magnitude, the first DC power source is the cell. The relay of the anode side terminal portion of the stack block may be turned on, and the second DC power source may be turned on of the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block. And when the magnitude | size of the energy used as the output source (energy source) of said 1st DC power supply and 2nd DC power supply falls below predetermined, said 1st DC power supply is the anode of said cell stack block The relay of the side terminal part is turned off, the relay of the electrode part located between the cell stacks of the cell stack block is turned on, and the second DC power supply is connected to the cathode side terminal part of the cell stack block. A cell stack that turns off the relay, turns on the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block, and supplies power from the first DC power source and the second DC power source, If the same number is reduced from each terminal side, the current from the first DC power source or the second DC power source flows through the cell stack located on the end side of both poles. The cell stack of the central portion, it is possible to flow a current which is the sum of them. Therefore, for example, when the first DC power source and the second DC power source are derived from photovoltaic power generation, even if the amount of solar radiation is reduced, current flows through all the cell stacks and the maximum power at that time is used for electrolytic operation. Can be used. In addition, the magnitude | size of the energy used as the energy source of each of these power supplies can be shown by the amount of solar radiation, for example, when using solar power generation for a power supply, and can illustrate wind speed when using wind power generation. In addition, the predetermined solar radiation amount and wind speed in this case vary depending on the specifications of the water electrolysis cell and the reversible cell. For example, when power is supplied to all cell stacks, the maximum solar power and wind power at that time are Examples of values that can be used for electrolysis operation (values that can use the maximum power of solar power generation when all cell stacks are used) can be given. In this case, in the case of photovoltaic power generation, it may be set to the maximum expected solar radiation amount (for example, 1000 w / m 2 ), or may be set to a value of 80% to 90% of the maximum solar radiation amount. Similarly, in the case of wind speed, it may be the design maximum wind speed in the wind power generator to be used, or may be the rated wind speed. Furthermore, it is good also as a value of 80%-90% of design maximum wind speed and a rated wind speed.
本発明においては、前記第1の直流電源と第2の直流電源は、同一電源として、系統を並列化させることで、最も実用的効果が高くなる。すなわち、1台の電源によっても、上記した作用効果が得られる。 In the present invention, the first DC power source and the second DC power source are the same power source, and the most practical effect is obtained by parallelizing the system. That is, the above-described operation and effect can be obtained even with a single power source.
前記セルスタックブロックに対して、並列に電力を供給可能な第3の直流電源を有し、前記第3の直流電源は、その陰極側が、少なくとも前記セルスタックブロックの中央部に位置するセルスタックの陰極側端子部寄り、すなわち陰極側端子部側に位置する電極部にリレーを介して並列に接続され、その陽極側が少なくとも前記セルスタックブロックの中央部のセルスタックの陽極側端子部寄り、すなわち陰極側端子部側に位置する電極部にリレーを介して並列に接続されているようにしてもよい。これによって、前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じていった場合、中央部のセルスタックについては、第1の直流電源と第2の直流電源からの電流を足しあわせた電流を流すことができる。もちろん中央部のセルスタックに電力が供給されないことはない。
なおここで中央部のセルスタックとは、セルスタックブロックを構成するセルスタックのうち、中央部に位置するセルスタックを言い、セルスタックブロックを構成するセルスタック数Nが、奇数の場合には、中心に位置する1のセルスタックとなり、セルスタックブロックを構成するセルスタック数Nが、偶数の場合には、中央に位置する2つのセルスタックとなる。
A third DC power supply capable of supplying power in parallel to the cell stack block, the third DC power supply having a cathode side of a cell stack located at least in a central portion of the cell stack block Near the cathode side terminal part, that is, connected in parallel to the electrode part located on the cathode side terminal part side via a relay, the anode side is at least near the anode side terminal part of the cell stack in the central part of the cell stack block, that is, the cathode You may make it connect in parallel via the relay to the electrode part located in the side terminal part side. Accordingly, when the same number of cell stacks supplying power from the first DC power source and the second DC power source are reduced from each terminal unit side, the first DC power source is used for the central cell stack. And a current obtained by adding the currents from the second DC power source. Of course, power is not supplied to the central cell stack.
Here, the central cell stack refers to the cell stack located in the central portion of the cell stacks constituting the cell stack block, and when the number N of cell stacks constituting the cell stack block is an odd number, When one cell stack is located at the center and the number N of cell stacks constituting the cell stack block is an even number, two cell stacks are located at the center.
かかる場合も、前記第3の直流電源は、少なくとも第1の直流電源または第2の直流電源と、同一電源、例えば第1〜第3の電源を全て同一の1台の電源とすることで、上記した作用効果が得られる。 Even in such a case, the third DC power source is at least the same DC power source as the first DC power source or the second DC power source, for example, the first to third power sources are all set as the same power source, The effects described above can be obtained.
またさらに、前記第3の直流電源は、その陰極側が、前記セルスタックブロックの一端部に位置する陰極側端子部とリレーを介して並列に接続され、その陽極側が前記セルスタックブロックの他端部に位置する陽極側端子部とリレーを介して並列に接続されていてもよい。 Still further, the third DC power source has a cathode side connected in parallel with a cathode side terminal located at one end of the cell stack block via a relay, and an anode side connected to the other end of the cell stack block. It may be connected in parallel via the anode side terminal part located in and a relay.
また本発明の運転方法としては、第1の直流電源および第2の直流電源は再生可能エネルギー由来の電源であり、前記電源の出力源(エネルギー源)となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源(エネルギー源)となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにして、
前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じることを特徴とする、運転方法が提供できる。
ここで再生可能エネルギーとは、既述した太陽光、風力の他に、波力、潮力、流水、潮汐、地熱、バイオマス等から得られるエネルギーをいう。
In the operation method of the present invention, the first DC power source and the second DC power source are power sources derived from renewable energy, and when the magnitude of energy serving as an output source (energy source) of the power source is equal to or greater than a predetermined value. The first DC power source turns on the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, and the second DC power source turns on the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as an output source (energy source) of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power source turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion positioned between the cell stacks of the cell stack block, and DC power supply, the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block is turned OFF, the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block is turned ON,
An operation method can be provided, characterized in that the same number of cell stacks supplying power from the first DC power source and the second DC power source are reduced from each terminal portion side.
Here, the renewable energy means energy obtained from wave power, tidal power, flowing water, tide, geothermal heat, biomass, etc., in addition to the above-described sunlight and wind power.
また第3の直流電源を有する場合には、第1の直流電源および第2の直流電源は再生可能エネルギー由来の電源であり、前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにして、前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じ、
前記セルスタックブロックの中央部のセルスタックに対して、前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力が供給されなくなったときには、前記第3の電源から、当該中央部のセルスタックに対して電力を供給することを特徴とする、水素製造装置の運転方法が提案できる。
When the third DC power source is included, the first DC power source and the second DC power source are power sources derived from renewable energy, and when the magnitude of energy serving as the output source of the power source is equal to or greater than a predetermined value,
The first DC power supply turns on the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, the second DC power supply turns on the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as the output source of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power source turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion positioned between the cell stacks of the cell stack block, and The DC power source is configured such that the cathode side terminal relay of the cell stack block is turned off, the electrode portion relays positioned between the cell stacks of the cell stack block are turned on, and the first DC power source and The same number of cell stacks that supply power from the second DC power source are reduced from each terminal side,
When power is not supplied from the first DC power source and the second DC power source to the central cell stack of the cell stack block, from the third power source to the central cell stack. Thus, a method for operating the hydrogen production apparatus, characterized by supplying electric power, can be proposed.
さらにまた第1の直流電源および第2の直流電源および第3の直流電源は再生可能エネルギー由来の電源であり、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、前記第3の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部および陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、
前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、
前記第3の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部あるいは陰極側端子部の何れか一方のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間であって前記リレーをOFFにした極側端子部寄りに位置する電極部のリレーをONにし、
前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックについては各端子部側から、前記第3の直流電源から電力を供給するセルスタックについては両端子部側から、各々同数ずつ、電力を供給するセルスタックを減じることを特徴とする、水素製造装置の運転方法も提案できる。
Furthermore, the first DC power source, the second DC power source, and the third DC power source are power sources derived from renewable energy,
When the magnitude of energy serving as an output source of the power supply is greater than or equal to a predetermined value, the first DC power supply turns on a relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, and the second DC power supply supplies the cell The relay of the cathode side terminal part of the stack block is turned on, and the third DC power supply turns on the relays of the anode side terminal part and the cathode side terminal part of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as the output source of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power supply turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block,
The second DC power supply turns off the cathode-side terminal relay of the cell stack block, turns on the electrode relay located between the cell stacks of the cell stack block,
The third DC power supply turns off the relay on either the anode side terminal portion or the cathode side terminal portion of the cell stack block, and connects the relays between the cell stacks of the cell stack block. Turn on the relay of the electrode part located near the pole side terminal part turned off,
The same number of cell stacks supplying power from the first DC power source and the second DC power source are provided from each terminal unit side, and the same number of cell stacks supplying power from the third DC power source are provided from both terminal unit sides. It is possible to propose a method for operating a hydrogen production apparatus, which is characterized by reducing the number of cell stacks that supply electric power.
本発明によれば、日射量や風速等、電源の出力源(エネルギー源)のエネルギーの大きさが低下した場合であっても、格別専用の定電圧電源を装備することなく、全てのセルに対して電力を供給して、前記のエネルギーの変動に応じてそのときの最大の電力を電解運転に利用することができる。 According to the present invention, even if the amount of energy of the output source (energy source) of the power source, such as the amount of solar radiation and the wind speed, is reduced, all the cells are equipped without specially equipped constant voltage power source. On the other hand, electric power is supplied, and the maximum electric power at that time can be used for the electrolysis operation according to the fluctuation of the energy.
本発明の実施の形態について説明すると、図1は実施の形態にかかる水素製造装置1の構成の概略を示しており、この水素製造装置1においては、公知の高分子形の水電解セルを複数枚直列に接続、積層して構成されているセルスタックStを複数、たとえば6つのセルスタックSt1〜St6を直列に接続、積層したセルスタックブロック10を有している。この水素製造装置1は、水素側のみを昇圧するタイプの装置として構成されている。
Referring to an embodiment of the present invention, FIG. 1 schematically shows a configuration of a
図1に示したように、水素製造装置1のセルスタックブロック10の原料水入口Xに対しては、酸素側の気液分離機能を有するタンク31から原料水(純水)が供給されて、水電解運転がなされる。より詳述すると、タンク31からの水は、タンク内の底部に接続された配管32、セルスタックブロック10に通ずる配管33を介して、配管32に設けられたポンプ34によって、セルスタックブロック10の酸素側の原料水入口Xに対して供給されるようになっている。配管33内の圧力は、圧力計P1によって計測される。
As shown in FIG. 1, raw water (pure water) is supplied from a
配管32には、配管32内を流れる水の一部をタンク31に戻すための戻し管35が接続されており、この戻し管35には、流量調整弁V1、熱交換器36、イオン交換樹脂塔37、フィルタ38が設けられており、これらの装置を通じて戻し水が処理されることで、タンク31内の水の水質が維持される。タンク31内には、タンク内の水の水位を検出する液面センサ31aが設けられている。
A
配管32を通じて原料水入口Xからセルスタックブロック10に供給された原料水は、セルスタックブロック10において電気分解され、酸素、並びに酸素に随伴する水が、酸素出口Yから配管41を通じて、タンク31に戻され、タンク31内にて気液分離される。
The raw water supplied from the raw water inlet X to the
タンク31において気液分離された後の酸素、並びに随伴する水(主として水蒸気)は、配管42を通じて熱交換器43へと送られ、当該熱交換器43において、別途設置する冷却用チラー(図示せず)の冷媒と熱交換される。この熱交換によって、酸素、水蒸気の混合気体は冷却除湿され、そこで凝縮した水は配管44、45を通じてタンク31に返水される。一方、熱交換後の酸素は配管44、放出管46を通じて系外に排出される。またタンク31には、原料水供給タンク47から原料水が補給される。補給量は、前記した液面センサ31aからの検出結果に基づいて制御される。
Oxygen after gas-liquid separation in the
セルスタックブロック10の水素出口Zには、配管51が接続され、この配管51は、水素側の気液分離機能を有するタンク52に通じている。配管51には、圧力計P2が設けられている。タンク52とタンク31の気層部(タンク内において貯留する水の液面より上の部分であり、貯留する液面が上昇しても、液面が達することのない部分)との間には、配管53が接続されている。配管53には、電磁弁V2が設けられている。タンク52内には、タンク内の水の水位を検出する液面センサ52aが設けられている。
A
水電解によって発生した水素は、随伴水と共に、配管51を通じてタンク52に送られ、タンク52内において気液分離される。タンク52において気液分離された後の水素、並びに随伴する水(主として水蒸気)は、配管54を通じて熱交換器55へと送られ、当該熱交換器55において、別途設置する冷却用チラー(図示せず)の冷媒と熱交換される。この熱交換によって、水素、水蒸気の混合気体は冷却除湿され、そこで凝縮した水は配管56、57を通じてタンク52に返水される。
Hydrogen generated by water electrolysis is sent to the tank 52 through the
一方、熱交換後の水素は配管56、61を通じて、たとえば需要側や水素貯蔵タンク(高圧容器、図示せず)へ送られる。なお配管61には、背圧弁V3、逆止弁V4が設けられている。また配管61における背圧弁V3の上流側には、放出管62が接続され、放出管62には、電磁弁V5が設けられている。
On the other hand, the hydrogen after heat exchange is sent to the demand side or a hydrogen storage tank (high pressure vessel, not shown) through the
次にセルスタックブロック10の電源供給構成について説明する。本実施の形態では、既述したように、セルスタックブロック10は、水電解セルを複数枚、直列に接続、積層して構成されているセルスタックSt1〜St6を有している。各セルスタックSt1〜St6は、各々同一枚数の水電解セルを有している。そしてセルスタックSt1〜St6に対しては、2つの電源A、BからこれらセルスタックSt1〜St6に対して、分割して電力が供給可能となっている。この2つの電源A、Bは、同一のソース、例えば太陽光発電や風力発電に由来する直流電源である。
Next, the power supply configuration of the
すなわち、電源Aは、その陰極側が、セルスタックブロック10の一端部に位置する陰極側端子部11と固定接続され、その陽極側はセルスタックブロック10の各セルスタックSt1〜St6相互間に位置する電極部12〜16、及び他端部に位置する陽極側端子部17と、リレーa1〜a6を介して並列に接続されている。
That is, the cathode side of the power source A is fixedly connected to the cathode
一方電源Bは、その陽極側が、セルスタックブロック10の他端部に位置する陽極側端子部17と固定接続され、その陰極側はセルスタックブロック10の各セルスタックSt1〜St6相互間に位置する電極部12〜16、及び一端部に位置する陰極側端子部11と、リレーb1〜b6を介して並列に接続されている。
On the other hand, the power source B has its anode side fixedly connected to the anode
かかる構成により、セルスタックSt1〜St6に対しては、電源Aおよび電源Bの両方から電力供給が可能であり、かつリレーa1〜a6、リレーb1〜b6の切り替え操作により、電力を供給するセルスタックSt1〜St6を、電源Aについては、陽極側端子17に近い側から順次1つずつ、また電源Bについては、陰極極側端子11に近い側から順次1つずつ、各々減ずることができる。
With this configuration, the cell stacks St1 to St6 can be supplied with power from both the power source A and the power source B, and supply power by switching the relays a1 to a6 and the relays b1 to b6. St1 to St6 can be reduced one by one for the power source A one by one from the side close to the
実施の形態にかかる水素製造装置1は、以上の構成を有しており、次にその運転について説明する。まず、電力供給源である電源A、Bから全セルスタックに電力供給するとそのときの最大電力が水電解運転に利用できるとき、たとえば電源A、Bが太陽光発電を利用する場合は日射量が所定以上に大きいとき、風力発電を利用する場合は風速が所定以上に大きいときは、リレーa6、リレーb1ともONにされ、電源A、Bの2つの系統とも全てのセルスタックSt1〜St6に対して、電力が供給される。これによって、セルスタックブロック10に供給される原料水は、その日射量において供給できる最大の電力での電気分解がなされる。なお、上述の日射量および風速の所定とは、全セルスタックSt1〜St6に電力供給するとそのときの日射量、風速における最大の電力が水電解運転に利用できる値(全セルスタックを使用すると太陽光発電の最大電力が利用できる値)が例示できる。この場合、太陽光発電の場合、想定される最高の日射量(たとえば1000w/m2)と設定してもよく、また当該最高の日射量の80%〜90%の値としてもよい。同様に、風速の場合は使用する風力発電装置における設計最大風速としてもよく、あるいは定格風速としてもよい。さらには、設計最大風速、定格風速の80%〜90%の値としてもよい。日射量に応じて各リレーを制御する構成については、太陽光発電装置の近傍に設置した日射計によって日射量を検知し、当該日射量の情報を受信した制御装置によって各リレーを制御するものとすればよい。また、太陽光発電装置の太陽光パネル表面温度が出力に影響を与えるので、太陽光パネル表面に温度センサを設置し、当該温度センサによって検知した温度情報も加味して上記各リレーを制御するようにしてもよい。
The
すなわち、タンク31に貯蔵された水は、配管32に設けられたポンプ34によってセルスタックブロック10に供給され、その一部は電解水の水質維持のために配管35にバイパスされる。そして、リレーa6、リレーb1ともONにすることによって(他のリレーa1〜a5、リレーb2〜b6はOFF)、電源A、Bの2つの系統から、電源A、Bの出力に応じて、原料水である純水が水素イオン、酸素イオンに電気分解される。そのうち酸素イオンは触媒上で酸素分子となり、循環水と共に酸素出口Yから配管41を通じてセル外に排出される。一方水素イオンは、随伴水を伴って水素側に移動し、水素側触媒上で水素分子となって水素出口Zから配管51を通じて、セル外に排出される。排出された酸素、水素は、それぞれ対応するタンク31、52に送られ気液分離が行われる。
That is, the water stored in the
そして気液分離された純水は配管32を通じて、再びセルスタックブロック10に送られ、一方気液分離されたガスは配管42から熱交換器43を通って、配管44、放出管46を通じて系外に排出される。一方、水素側については、系内圧力が定格圧力以下であればそのガスはセルスタックブロック10内のガス流路を含む系内に滞留し圧力の上昇に寄与する。そして系内圧力が所定の値になったら、背圧弁V4から水素ガスが放出され、需要側や水素貯蔵部(図示せず)に供給される。なお電気分解によりタンク31の水位は減少するため、原料水供給源47から純水が補給される。またプロトンの移動に伴う配位水は、タンク52内の圧力を利用して配管53を通じてタンク31に返送される。
The pure water separated from the gas and liquid is sent again to the
そして日射量が低下するに従い、電源A、Bの両系統とも電力供給するセルスタック数を、端部から同一数減らしていく。たとえば、電源Aの系統については、リレーa5がONされて、セルスタックSt1〜St5に対してのみ電力が供給され、電源Bの系統については、リレーb2がONされて、セルスタックSt2〜St6にのみ電力が供給される。 As the amount of solar radiation decreases, the number of cell stacks that supply power to both power sources A and B is reduced from the end by the same number. For example, for the power source A system, the relay a5 is turned on and power is supplied only to the cell stacks St1 to St5. For the power source B system, the relay b2 is turned on and the cell stacks St2 to St6 are connected. Only power is supplied.
かかる制御手法を利用して、たとえば日射量に応じて以下のようにリレー制御することができる。
日射量:電源A系統のリレー、電源B系統のリレー
1000W/m2:リレーa6 ON、リレーb1 ON
900W/m2:リレーa5 ON、リレーb2 ON
800W/m2:リレーa4 ON、リレーb3 ON
700W/m2:リレーa3 ON、リレーb4 ON
(何れも他のリレーはOFF)
Using such a control method, for example, relay control can be performed as follows according to the amount of solar radiation.
Amount of solar radiation: Relay of power supply A system, relay of power supply system B 1000 W / m 2 : Relay a6 ON, relay b1 ON
900 W / m 2 : Relay a5 ON, Relay b2 ON
800 W / m 2 : Relay a4 ON, Relay b3 ON
700 W / m 2 : Relay a3 ON, Relay b4 ON
(All other relays are OFF)
このように、本実施の形態では、例えば電源A、Bのソースである太陽光発電の出力源(エネルギー源)である日射量が低下した場合でも全てのセル(セルスタックSt)が、少なくともいずれかの電源A、Bから電力が供給されているので、電解電流自体は、セルスタックによって異なるものの(例えば、a5:ON、b2:ON とした場合には、セルスタックSt1とセルスタックSt6には、他のセルスタックSt2〜St5よりも低電流が流れる)、全てのセル(セルスタックSt)で水電解運転を継続できる。したがって電解運転が行われないセルの発生による酸素側の水素濃度上昇を防止することができる。また格別専用の定電圧電源も不要である。 Thus, in this embodiment, for example, even when the amount of solar radiation that is an output source (energy source) of photovoltaic power generation that is the source of the power sources A and B is reduced, at least any of the cells (cell stack St) Since power is supplied from the power sources A and B, the electrolytic current itself varies depending on the cell stack (for example, when a5: ON, b2: ON, the cell stack St1 and the cell stack St6 have The water electrolysis operation can be continued in all the cells (cell stack St), in which a lower current flows than the other cell stacks St2 to St5. Therefore, it is possible to prevent an increase in oxygen concentration on the oxygen side due to the generation of a cell in which no electrolytic operation is performed. There is also no need for a special constant voltage power supply.
また4つのセルスタックに電力供給すると、そのときにおける最大の電力を水電解運転に利用できる日射量のとき、電源AからはセルスタックSt1〜St4に電力を供給し、電源BからはセルスタックSt3〜St6に電力供給すれば、全てのセルスタックSt1〜St6に電力が供給される。この場合、セルスタックSt1、St2、St5、St6にはセルスタックSt3、4に流れる電流の半分の電流が流れることになる。 Further, when power is supplied to the four cell stacks, power is supplied from the power source A to the cell stacks St1 to St4 and the cell stack St3 is supplied from the power source B when the solar radiation amount at which the maximum power is available for water electrolysis operation. When power is supplied to .about.St6, power is supplied to all the cell stacks St1 to St6. In this case, half the current flowing through the cell stacks St3 and 4 flows through the cell stacks St1, St2, St5, and St6.
このように、図1に示した水素製造装置1のように、電源系統分割方式を応用すれば、太陽光発電の電力で直接電気分解をする場合、電流−電圧特性の全く異なる太陽電池を同一のスタックの電力供給源として利用することもできる。その場合も定電圧電源は不要である。
Thus, like the
前記した実施の形態では、電源系統を2系統に分けた例であるが、この系統分けは、セルスタックの数に応じて系統分けすることも可能である。 In the above-described embodiment, the power supply system is divided into two systems. However, this system division can be performed according to the number of cell stacks.
すなわち、前記実施の形態では、いわば、電源AをセルスタックSt1の外部回路に、電源BをセルスタックSt6の外部回路に設けたものであり、この場合、たとえば、日射量がさらに低下し電力供給するセルスタック数を減じようとして、電源Aの系統ではセルスタックSt1とセルスタックSt2だけで運転し、電源Bの系統ではセルスタックSt5とセルスタックSt6だけで運転すると、セルスタックSt3およびSt4が停止してしまう。これを避けるためは、図2に示したようにセルスタックSt3の外部回路にも電源を設け、専用の電源Cを追加すればよい。 That is, in the above-described embodiment, the power source A is provided in the external circuit of the cell stack St1, and the power source B is provided in the external circuit of the cell stack St6. In this case, for example, the amount of solar radiation is further reduced to supply power. In order to reduce the number of cell stacks to be operated, if the system of the power source A is operated only by the cell stack St1 and the cell stack St2, and the system of the power source B is operated only by the cell stack St5 and the cell stack St6, the cell stacks St3 and St4 are stopped. Resulting in. In order to avoid this, as shown in FIG. 2, a power source may be provided also in the external circuit of the cell stack St3, and a dedicated power source C may be added.
すなわち、前記セルスタックブロック10に対して、独立して並列に電力を供給可能な第3の直流電源である電源Cを用意し、その陰極側を、セルスタックブロック10の中央部に位置するセルスタックSt3の陰極側端子部11及び陰極側端子部11寄りの各電極部12、13にリレーc1〜c3を介して並列に接続し、その陽極側は、セルスタックブロック10の中央部のセルスタックSt3の陽極側端子部17、及び陽極側端子部17寄りの電極部14、15、16にリレーc4〜c7を介して並列に接続されている。これにより、たとえば、リレーc3、c5をONすることにより、電源C系統によってセルスタックSt3とセルスタックSt4に電力を供給して運転できる。従って、図1に示した2系統に分けた時のように、停止するセルスタックを無くすことができる。
That is, a power source C which is a third DC power source capable of independently supplying power in parallel to the
また、図2に示す構成において、以下のように制御することもできる。すなわち、日射量が所定以上に大きいときは、リレーa6、リレーb1、リレーc1、c7がONにされ、電源A、B、Cの何れの系統とも全てのセルスタックSt1〜St6に対して、電力が供給される。そして日射量が低下するに従い、電源A、B、Cの何れの系統とも電力供給するセルスタック数を、同一数減らしていき、たとえば日射量に応じて以下のようにリレー制御することができる。
日射量:電源A、B、C各系統のリレー
1000W/m2:リレーa6、b1、c1、c7 ON
900W/m2:リレーa5、b2、c1、c6(またはc2、c7) ON
800W/m2:リレーa4、b3、c2、c6 ON
700W/m2:リレーa3、b4、c2、c5(またはc3、c6) ON
600W/m2:リレーa2、b5、c3、c5 ON
(何れも他のリレーはOFF)
これにより、図1に示した2系統に分けた時と比較して、電力供給源の電力がより低下した場合にも、停止させるセルスタックを発生させずに、そのときの日射量において供給できる最大の電力での電気分解を行うことができる。
In the configuration shown in FIG. 2, the following control can be performed. That is, when the amount of solar radiation is larger than a predetermined value, the relay a6, the relay b1, the relay c1, and c7 are turned on, and the power sources A, B, and C are connected to all the cell stacks St1 to St6. Is supplied. As the amount of solar radiation decreases, the number of cell stacks that supply power to any of the power sources A, B, and C can be reduced by the same number, and for example, relay control can be performed as follows according to the amount of solar radiation.
Solar radiation amount: Relays 1000 W / m 2 for each power source A, B, C: Relays a6, b1, c1, c7 ON
900 W / m 2 : Relay a5, b2, c1, c6 (or c2, c7) ON
800 W / m 2 : Relays a4, b3, c2, c6 ON
700 W / m 2 : Relay a3, b4, c2, c5 (or c3, c6) ON
600 W / m 2 : Relays a2, b5, c3, c5 ON
(All other relays are OFF)
As a result, even when the power of the power supply source is further reduced as compared with the case where the two systems shown in FIG. 1 are divided, it is possible to supply the solar radiation at that time without generating a cell stack to be stopped. Electrolysis can be performed with maximum power.
なお前記した例では、電源A、B、Cを同一ソース(たとえば太陽光発電、風力発電)に由来する別電源として説明したが、電源A、B、Cを同一ソースに由来する単一の電源として構成してもよい。 In the above-described example, the power sources A, B, and C are described as separate power sources derived from the same source (for example, solar power generation and wind power generation), but the power sources A, B, and C are a single power source derived from the same source. You may comprise as.
前記した実施の形態では、水電解セルを用いた例であったが、同形の固体高分子形の水電解装置と燃料電池を一体型した可逆セルを用いて高圧の水素を製造する際にも適用可能である。 In the above-described embodiment, an example of using a water electrolysis cell was used. However, when producing high-pressure hydrogen using a reversible cell in which a solid polymer water electrolyzer and a fuel cell are integrated. Applicable.
本発明は、水電解セルや可逆セルを用いて高圧水素を製造する際に有用である。 The present invention is useful when producing high-pressure hydrogen using a water electrolysis cell or a reversible cell.
1 水素製造装置
10 セルスタックブロック
11 陰極側端子部
12〜16 電極部
17 陽極側端子部
St1〜St6 セルスタック
A、B、C 電源
a1〜a6、b1〜b6、c1〜c7 リレー
DESCRIPTION OF
Claims (8)
同一枚数の前記セルを直列に接続してなるセルスタックと、
前記セルスタックを直列に複数接続してなるセルスタックブロックと、
前記セルスタックブロックに対して、各々並列に電力を供給可能な第1の直流電源と第2の直流電源と、を有し、
前記第1の直流電源と第2の直流電源は、その陰極側が、前記セルスタックブロックの一端部に位置する陰極側端子部と接続され、その陽極側が前記セルスタックブロックの他端部に位置する陽極側端子部と接続され、
前記第1の直流電源は、その陽極側が、前記セルスタックブロックの陽極側端子部、及び前記各セルスタック相互間に位置する電極部と、各々リレーを介して並列に接続され、
前記第2の直流電源は、その陰極側が、前記セルスタックブロックの陰極側端子部、及び前記各セルスタック相互間に位置する電極部と、各々リレーを介して並列に接続されていることを特徴とする、水素製造装置。 A hydrogen production apparatus using a solid polymer type water electrolysis cell or a reversible cell in which a solid polymer type water electrolysis device and a fuel cell are integrated,
A cell stack formed by connecting the same number of cells in series;
A cell stack block formed by connecting a plurality of the cell stacks in series;
A first DC power source and a second DC power source capable of supplying power in parallel to the cell stack block,
The first DC power source and the second DC power source have a cathode side connected to a cathode side terminal portion located at one end portion of the cell stack block, and an anode side located at the other end portion of the cell stack block. Connected to the anode terminal,
The first DC power supply has an anode side connected in parallel with each other via an anode side terminal part of the cell stack block and an electrode part located between the cell stacks, respectively,
The cathode side of the second DC power source is connected in parallel to the cathode side terminal part of the cell stack block and the electrode part located between the cell stacks via relays. And hydrogen production equipment.
前記第3の直流電源は、その陰極側が、少なくとも前記セルスタックブロックの中央部に位置するセルスタックの陰極側端子部寄りの電極部にリレーを介して並列に接続され、その陽極側が少なくとも前記セルスタックブロックの中央部のセルスタックの陽極側端子部寄りの電極部にリレーを介して並列に接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の水素製造装置。 A third DC power source capable of supplying power in parallel to the cell stack block;
The third DC power source has a cathode side connected in parallel to at least an electrode portion near a cathode side terminal portion of a cell stack located in a central portion of the cell stack block via a relay, and an anode side at least of the cell 3. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the hydrogen production apparatus is connected in parallel via a relay to an electrode portion near the anode side terminal portion of the cell stack at a central portion of the stack block.
第1の直流電源および第2の直流電源は再生可能エネルギー由来の電源であり、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにして、
前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じることを特徴とする、水素製造装置の運転方法。 An operation method of the hydrogen production apparatus according to claim 1 or 2,
The first DC power source and the second DC power source are power sources derived from renewable energy,
When the magnitude of energy serving as an output source of the power source is a predetermined value or more,
The first DC power supply turns on the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, the second DC power supply turns on the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as the output source of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power source turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion positioned between the cell stacks of the cell stack block, and DC power supply, the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block is turned OFF, the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block is turned ON,
A method for operating a hydrogen production apparatus, wherein the same number of cell stacks that supply power from the first DC power source and the second DC power source are reduced from each terminal side.
第1の直流電源および第2の直流電源は再生可能エネルギー由来の電源であり、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにして、
前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックを、同数ずつ各端子部側から減じ、
前記セルスタックブロックの中央部のセルスタックに対して、前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力が供給されなくなったときには、前記第3の電源から、当該中央部のセルスタックに対して電力を供給することを特徴とする、水素製造装置の運転方法。 An operation method of the hydrogen production apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The first DC power source and the second DC power source are power sources derived from renewable energy,
When the magnitude of energy serving as an output source of the power source is a predetermined value or more,
The first DC power supply turns on the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, the second DC power supply turns on the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as the output source of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power source turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion positioned between the cell stacks of the cell stack block, and DC power supply, the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block is turned OFF, the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block is turned ON,
The cell stack that supplies power from the first DC power source and the second DC power source is reduced by the same number from each terminal portion side,
When power is not supplied from the first DC power source and the second DC power source to the central cell stack of the cell stack block, from the third power source to the central cell stack. The method for operating the hydrogen production apparatus is characterized by supplying electric power.
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定以上のときには、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをONさせ、前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをONさせ、前記第3の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部および陰極側端子部のリレーをONさせ、
前記電源の出力源となるエネルギーの大きさが所定よりも低下した場合には、
前記第1の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、
前記第2の直流電源は、前記セルスタックブロックの陰極側端子部のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間に位置する電極部のリレーをONにし、
前記第3の直流電源は、前記セルスタックブロックの陽極側端子部あるいは陰極側端子部の何れか一方のリレーをOFFにして、前記セルスタックブロックの前記各セルスタック相互間であって前記リレーをOFFにした極側端子部寄りに位置する電極部のリレーをONにし、
前記第1の直流電源と第2の直流電源から電力を供給するセルスタックについては各端子部側から、
前記第3の直流電源から電力を供給するセルスタックについては両端子部側から、各々同数ずつ、電力を供給するセルスタックを減じることを特徴とする、水素製造装置の運転方法。 The operation method of the hydrogen production apparatus according to claim 4 or 5, wherein the first DC power source, the second DC power source, and the third DC power source are power sources derived from renewable energy,
When the magnitude of energy serving as an output source of the power source is a predetermined value or more,
The first DC power source turns on the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, the second DC power source turns on the relay of the cathode side terminal portion of the cell stack block, and the third DC power source. The direct current power supply turns on the anode side terminal part and the cathode side terminal part of the cell stack block,
When the magnitude of energy serving as the output source of the power source is lower than a predetermined value,
The first DC power supply turns off the relay of the anode side terminal portion of the cell stack block, turns on the relay of the electrode portion located between the cell stacks of the cell stack block,
The second DC power supply turns off the cathode-side terminal relay of the cell stack block, turns on the electrode relay located between the cell stacks of the cell stack block,
The third DC power supply turns off the relay on either the anode side terminal portion or the cathode side terminal portion of the cell stack block, and connects the relays between the cell stacks of the cell stack block. Turn on the relay of the electrode part located near the pole side terminal part turned off,
About the cell stack that supplies power from the first DC power source and the second DC power source, from each terminal side,
The cell stack for supplying power from the third DC power supply is characterized in that the same number of cell stacks for supplying power are subtracted from both terminal portions, respectively.
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