JP2018172748A - 水素ガス製造設備、及び、水素ガス製造方法 - Google Patents
水素ガス製造設備、及び、水素ガス製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】太陽光発電で得られる再生可能エネルギーを効率良く活用しつつも比較的簡易な構造の水素ガス発生装置で水素ガスを製造し得る水素ガス製造方法を提供する。【解決手段】水素ガス発生装置は、太陽光発電パネルを備えた発電部と、水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部とを有し、発電部には、前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が備えられ、照度計と確認タイマーとを利用して水素ガス発生装置の運転モードを切り替える。【選択図】図１
Description
本発明は、水を電気分解して水素ガスを製造する水素ガスの製造設備と水素ガス製造方法とに関し、より詳しくは、前記電気分解に太陽光発電パネルで発生させた電力を利用する水素ガス製造設備と水素ガス製造方法とに関する。
近年、環境負荷の低いエネルギー源として太陽光などの再生可能エネルギーの活用が進められており、再生可能エネルギーの貯蔵方法の一つとして水電解を利用して水素を発生させ、これを貯蔵する方法が知られている
このような水の電気分解は電解セルを利用して行われている。
従来、電解セルに電気分解に必要な水とともに太陽光発電などで得られた電力を供給して電気分解を実施することが検討されている（下記特許文献１）。
このような水の電気分解は電解セルを利用して行われている。
従来、電解セルに電気分解に必要な水とともに太陽光発電などで得られた電力を供給して電気分解を実施することが検討されている（下記特許文献１）。
上記のように太陽光発電パネルを有する水素ガス製造設備を利用して水素ガスを製造することが検討されている。
水素ガス製造方法においては、太陽光発電によって得られる再生可能エネルギーを水素ガスの製造にできる限り有効に利用することが要望されている。
ところで、水素ガスを発生させるための装置は、電解セル以外にポンプなどの各種補機を備えている。
このポンプとしては、電解セルを通じて純水を循環させるためのものや電気分解によって消費された純水を補給するためのものなどがある。
この補機の内のいくつかは、装置外から供給される外部系統電力を利用して運転される。
水素ガス製造方法においては、太陽光発電によって得られる再生可能エネルギーを水素ガスの製造にできる限り有効に利用することが要望されている。
ところで、水素ガスを発生させるための装置は、電解セル以外にポンプなどの各種補機を備えている。
このポンプとしては、電解セルを通じて純水を循環させるためのものや電気分解によって消費された純水を補給するためのものなどがある。
この補機の内のいくつかは、装置外から供給される外部系統電力を利用して運転される。
補機の運転に外部系統電力を用いた場合、補機の消費電力が増加すると結果的に再生可能エネルギー（再生可能電力）の利用効率が低下するという問題がある。
一般に太陽光発電などから得られる電力は供給量が不安定で、しかも、供給量を正確に予測しようとすると数多くの計器類が必要となる。
そのため、太陽光発電を利用した水素ガス製造方法では、太陽光発電によって得られる電力をできるだけ有効利用しようとすると水素ガスを製造するための装置構成が複雑になってしまうという問題を有する。
また、純水を循環するポンプなどの補機は、太陽光発電などから得られる電力が小さく電気分解を行っていない場合でも電力が刻々と変動するため電気分解が行われるときに備えて運転し続ける必要がある。そのため水素ガスの製造に再生可能エネルギーを導入するのにあたっては、電力を無駄にしてしまい易く、再生可能エネルギーの利用効率が十分向上されないとの問題を有する。
そこで、本発明は、このような問題を解決することを課題としており、太陽光発電で得られる再生可能エネルギーを効率良く活用しつつも比較的簡易な構造の水素ガス発生装置で水素ガスを製造し得る水素ガス製造設備と水素ガス製造方法とを提供することを課題としている。
一般に太陽光発電などから得られる電力は供給量が不安定で、しかも、供給量を正確に予測しようとすると数多くの計器類が必要となる。
そのため、太陽光発電を利用した水素ガス製造方法では、太陽光発電によって得られる電力をできるだけ有効利用しようとすると水素ガスを製造するための装置構成が複雑になってしまうという問題を有する。
また、純水を循環するポンプなどの補機は、太陽光発電などから得られる電力が小さく電気分解を行っていない場合でも電力が刻々と変動するため電気分解が行われるときに備えて運転し続ける必要がある。そのため水素ガスの製造に再生可能エネルギーを導入するのにあたっては、電力を無駄にしてしまい易く、再生可能エネルギーの利用効率が十分向上されないとの問題を有する。
そこで、本発明は、このような問題を解決することを課題としており、太陽光発電で得られる再生可能エネルギーを効率良く活用しつつも比較的簡易な構造の水素ガス発生装置で水素ガスを製造し得る水素ガス製造設備と水素ガス製造方法とを提供することを課題としている。
本発明は、前記課題を解決すべく、
水素ガス発生装置を備えた水素ガス製造設備であって、
前記水素ガス発生装置は、
太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有し、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造すべく構成されており、
前記発電部には、前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が備えられ、
前記電解部には、前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが備えられており、
前記水素ガス発生装置には、前記照度計で測定される照度によって前記電解部の運転状態を制御する制御部が備えられ、
前記制御部は、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）についての基準照度値（ＬＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）と、
前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）とが設定され、
該制御部によって前記電解部が下記（１）〜（３）のモードに制御され、
（１）ポンプ及びセンサーを作動させた状態で電解セルによって水の電気分解が行われる通常運転モード
（２）電解セルとポンプとが停止した状態でセンサーが作動している第１待機モード
（３）電解セル、ポンプ、及び、センサーの作動が停止している第２待機モード
前記制御部は、前記電解部のモードの切り替えを、前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定する水素ガス製造設備を提供する。
水素ガス発生装置を備えた水素ガス製造設備であって、
前記水素ガス発生装置は、
太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有し、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造すべく構成されており、
前記発電部には、前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が備えられ、
前記電解部には、前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが備えられており、
前記水素ガス発生装置には、前記照度計で測定される照度によって前記電解部の運転状態を制御する制御部が備えられ、
前記制御部は、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）についての基準照度値（ＬＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）と、
前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）とが設定され、
該制御部によって前記電解部が下記（１）〜（３）のモードに制御され、
（１）ポンプ及びセンサーを作動させた状態で電解セルによって水の電気分解が行われる通常運転モード
（２）電解セルとポンプとが停止した状態でセンサーが作動している第１待機モード
（３）電解セル、ポンプ、及び、センサーの作動が停止している第２待機モード
前記制御部は、前記電解部のモードの切り替えを、前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定する水素ガス製造設備を提供する。
また、本発明は、前記課題を解決すべく、
太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有する水素ガス発生装置を用い、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が前記発電部に備えられ、
前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが前記電解部に備えられている前記水素ガス発生装置を用い、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）について予め基準照度値（ＬＳ）を設定し、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）とを設定し、
且つ、前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）を設定し、
前記ポンプ及び前記センサーを作動させた状態で前記電解セルによって水の電気分解が行われる電解運転ステップと、
前記電解セルと前記ポンプとが停止した状態で前記センサーが作動している第１待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第１待機ステップと、
前記電解セル、前記ポンプ、及び、前記センサーの作動が停止している第２待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第２待機ステップと、を実施し、
前記電解運転ステップ中には、当該電解運転ステップを継続するか、第１待機ステップへと移行するかを決定する第１の判定が行われ、
前記第１待機ステップ中には、当該第１待機ステップを継続するか、電解運転ステップへと移行するか、第２待機ステップへと移行するかを決定する第２の判定が行われ、
前記第１の判定及び前記第２の判定では各ステップの前記継続と、他のステップへの前記移行が前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定される水素ガス製造方法を提供する。
太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有する水素ガス発生装置を用い、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が前記発電部に備えられ、
前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが前記電解部に備えられている前記水素ガス発生装置を用い、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）について予め基準照度値（ＬＳ）を設定し、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）とを設定し、
且つ、前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）を設定し、
前記ポンプ及び前記センサーを作動させた状態で前記電解セルによって水の電気分解が行われる電解運転ステップと、
前記電解セルと前記ポンプとが停止した状態で前記センサーが作動している第１待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第１待機ステップと、
前記電解セル、前記ポンプ、及び、前記センサーの作動が停止している第２待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第２待機ステップと、を実施し、
前記電解運転ステップ中には、当該電解運転ステップを継続するか、第１待機ステップへと移行するかを決定する第１の判定が行われ、
前記第１待機ステップ中には、当該第１待機ステップを継続するか、電解運転ステップへと移行するか、第２待機ステップへと移行するかを決定する第２の判定が行われ、
前記第１の判定及び前記第２の判定では各ステップの前記継続と、他のステップへの前記移行が前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定される水素ガス製造方法を提供する。
本発明の水素ガス製造方法に用いられる水素ガス発生装置は照度計という比較的簡易な計器を備えたものになっている。
そして、本発明によれば、照度計によって比較的消費電力の大きなポンプの作動状況と、比較的消費電力の小さなセンサーの作動状況とが照度計の計測結果に基づいてそれぞれ制御される。
そのため本発明によれば水素ガス発生装置の運転状態をキメ細やかに制御できる。
従って、本発明によれば、太陽光によって与えられる再生可能エネルギーを効率良く活用し得る。
そして、本発明によれば、照度計によって比較的消費電力の大きなポンプの作動状況と、比較的消費電力の小さなセンサーの作動状況とが照度計の計測結果に基づいてそれぞれ制御される。
そのため本発明によれば水素ガス発生装置の運転状態をキメ細やかに制御できる。
従って、本発明によれば、太陽光によって与えられる再生可能エネルギーを効率良く活用し得る。
以下に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
まず、本実施形態の水素ガス製造方法に利用する水素ガス製造設備について説明する。
本実施形態の水素ガス製造設備は、図１に示すように水素ガス発生装置１００と前記水素ガス発生装置以外の装置とを備えている。
具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガス発生装置１００の設置された建屋における電力利用設備２００を水素ガス発生装置以外の装置として備えている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、前記水素ガス発生装置１００、前記電力利用設備２００、種々の機器類の電源として活用可能な蓄電装置３００、並びに、ＤＣ／ＤＣ変換、ＤＣ／ＡＣ変換などに必要な電気機器を水素ガス発生装置以外の装置としてさらに備えている。
まず、本実施形態の水素ガス製造方法に利用する水素ガス製造設備について説明する。
本実施形態の水素ガス製造設備は、図１に示すように水素ガス発生装置１００と前記水素ガス発生装置以外の装置とを備えている。
具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガス発生装置１００の設置された建屋における電力利用設備２００を水素ガス発生装置以外の装置として備えている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、前記水素ガス発生装置１００、前記電力利用設備２００、種々の機器類の電源として活用可能な蓄電装置３００、並びに、ＤＣ／ＤＣ変換、ＤＣ／ＡＣ変換などに必要な電気機器を水素ガス発生装置以外の装置としてさらに備えている。
本実施形態における前記電力利用設備２００や前記蓄電装置３００としては、一般的な施設に備えられているものと同様のものを採用することができる。
例えば、電力利用設備としては照明や空調装置などが挙げられる。
また、前記蓄電装置３００としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池、レドックスフロー型蓄電池などで構成させ得る。
例えば、電力利用設備としては照明や空調装置などが挙げられる。
また、前記蓄電装置３００としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池、レドックスフロー型蓄電池などで構成させ得る。
水素ガス発生装置１００は、水を電気分解して水素ガスを発生する電解セルを備えた電解部１と、太陽光発電パネルを備えた発電部２とを有する。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、該電解部１で製造した水素ガスから水分を除去して乾燥する除湿部３を備えている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、各部に配されたセンサーから得られる情報に基づいて各部の制御を行う制御部４をさらに備えている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００には、前記除湿部３で除湿・乾燥がされた水素ガスを製品ガスとして利用すべく一次貯留するバッファータンク５１がさらに備えられている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記バッファータンク５１や製品ガスを貯留する製品ガスタンク５２におけるガス貯蔵量をモニタリングし得るように構成されている。
そして、当該水素ガス発生装置１００は、製造される水素ガスがバッファータンク５１から取り出されて製品ガスとして利用されるように構成されている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、該電解部１で製造した水素ガスから水分を除去して乾燥する除湿部３を備えている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、各部に配されたセンサーから得られる情報に基づいて各部の制御を行う制御部４をさらに備えている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００には、前記除湿部３で除湿・乾燥がされた水素ガスを製品ガスとして利用すべく一次貯留するバッファータンク５１がさらに備えられている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記バッファータンク５１や製品ガスを貯留する製品ガスタンク５２におけるガス貯蔵量をモニタリングし得るように構成されている。
そして、当該水素ガス発生装置１００は、製造される水素ガスがバッファータンク５１から取り出されて製品ガスとして利用されるように構成されている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦでは、水素ガス発生装置１００の内、前記太陽光発電パネル２１などが建屋ＢＬの外に設置されている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガス発生装置１００の太陽光発電パネル２１で発電された電力が前記電力利用設備２００の運転や蓄電装置３００の充電に利用できるようになっている。
具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力を水素ガス発生装置以外の装置（電力利用設備２００や蓄電装置３００など）に供給するための電力供給ラインＥＬｘ（以下「外部出力ラインＥＬｘ」ともいう）を有している。
また、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力だけでは電力利用設備２００を運転することが困難な場合に備えて外部系統電力を電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給する電力供給ラインＥＬｙをさらに備えている。
そして、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力が水素ガス発生装置１００での内部利用とされるか電力利用設備２００や蓄電装置３００などへの外部供給とされるかが制御部４によって制御されるようになっている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガス発生装置１００の太陽光発電パネル２１で発電された電力が前記電力利用設備２００の運転や蓄電装置３００の充電に利用できるようになっている。
具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力を水素ガス発生装置以外の装置（電力利用設備２００や蓄電装置３００など）に供給するための電力供給ラインＥＬｘ（以下「外部出力ラインＥＬｘ」ともいう）を有している。
また、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力だけでは電力利用設備２００を運転することが困難な場合に備えて外部系統電力を電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給する電力供給ラインＥＬｙをさらに備えている。
そして、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、太陽光発電パネル２１で発電した電力が水素ガス発生装置１００での内部利用とされるか電力利用設備２００や蓄電装置３００などへの外部供給とされるかが制御部４によって制御されるようになっている。
本実施形態に係る水素ガス発生装置１００の電解部１は、図２に示すように、水が電気分解されて水素ガスと酸素ガスとが発生する電解セル１１、該電解セル１１で電気分解する純水を貯留する純水タンク１２、及び、該純水タンク１２から前記電解セル１１に純水を供給する純水供給配管１３を備えている。
電解部１は、純水供給配管１３を通じて純水タンク１２から電解セル１１へ純水を搬送するためのポンプ１４（以下「循環水ポンプ１４」ともいう）を有する。
電解部１は、純水供給配管１３を通じて純水タンク１２から電解セル１１へ純水を搬送するためのポンプ１４（以下「循環水ポンプ１４」ともいう）を有する。
本実施形態の電解セル１１は、供給される前記純水を内部に導入する給水口を備え、内部に固体高分子電解質膜を備えている。
該電解セル１１では、固体高分子電解質膜の陽極面側に前記純水が流通され、電解により酸素ガスと水素イオンとが生成し、水素イオンは該陽極面側から陰極面側へと固体高分子電解質膜内を移動し、陰極面側にて水素ガスが発生する。
また、移動する水素イオンに同伴して水分子が移動するため少量の純水が透過する。
電解セル１１は、２つの排出口を備えており、電気分解によって生じた水素ガスが、透過した水とともに気液混合水の状態で排出される第１排出口と、酸素ガスが水とともに気液混合水の状態で排出される第２排出口とを備えている。
該電解セル１１では、固体高分子電解質膜の陽極面側に前記純水が流通され、電解により酸素ガスと水素イオンとが生成し、水素イオンは該陽極面側から陰極面側へと固体高分子電解質膜内を移動し、陰極面側にて水素ガスが発生する。
また、移動する水素イオンに同伴して水分子が移動するため少量の純水が透過する。
電解セル１１は、２つの排出口を備えており、電気分解によって生じた水素ガスが、透過した水とともに気液混合水の状態で排出される第１排出口と、酸素ガスが水とともに気液混合水の状態で排出される第２排出口とを備えている。
前記循環水ポンプ１４は直流電源で作動するものでも交流電源で作動するものであってもよい。
本実施形態の循環水ポンプ１４は発電部２で発生する電力を利用して作動するものであっても、外部系統電力を利用して作動するものであっても、発電部２で発生する電力と外部系統電力との両方を併用可能なものであってもよい。
本実施形態の循環水ポンプ１４は発電部２で発生する電力を利用して作動するものであっても、外部系統電力を利用して作動するものであっても、発電部２で発生する電力と外部系統電力との両方を併用可能なものであってもよい。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、電解セル１１の第１排出口と第２排出口とのそれぞれから排出される気液混合水を気液分離するための２台のガス分離タンク１５，１６を備えている。
即ち、電解部１には、透過水を含んだ水素ガスが気液分離される第１ガス分離タンク１５と、酸素ガスを含んだ純水が気液分離される第２ガス分離タンク１６とが備えられている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、第１ガス分離タンク１５で分離された水蒸気を多く含んだ水素ガス（以下「湿潤水素」ともいう）が前記除湿部３に供給されるように構成されている。
また、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、電解セル１１への電流積算値（電気量）を測定する積算電流計（図示せず）を備える。
電解セル１１で発生する水素ガスの発生量は、通常、電解セル１１への電流積算値（電気量）によって定まる。
即ち、水素ガス発生装置１００は、積算電流計によって水素ガスの発生量をモニタリングし得るように構成されている
即ち、電解部１には、透過水を含んだ水素ガスが気液分離される第１ガス分離タンク１５と、酸素ガスを含んだ純水が気液分離される第２ガス分離タンク１６とが備えられている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、第１ガス分離タンク１５で分離された水蒸気を多く含んだ水素ガス（以下「湿潤水素」ともいう）が前記除湿部３に供給されるように構成されている。
また、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、電解セル１１への電流積算値（電気量）を測定する積算電流計（図示せず）を備える。
電解セル１１で発生する水素ガスの発生量は、通常、電解セル１１への電流積算値（電気量）によって定まる。
即ち、水素ガス発生装置１００は、積算電流計によって水素ガスの発生量をモニタリングし得るように構成されている
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、第２ガス分離タンク１６で分離された酸素ガスは系外に排出され、第２ガス分離タンク１６で分離された水が前記純水タンク１２に返送されるように構成されている。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、純水タンク１２、電解セル１１、及び、第２ガス分離タンク１６を順番に経由して再び純水タンク１２へと戻る水の循環経路を備えている。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、純水タンク１２、電解セル１１、及び、第２ガス分離タンク１６を順番に経由して再び純水タンク１２へと戻る水の循環経路を備えている。
前記電解セル１１は、前記発電部２で発電した電力で水の電気分解が実施できるように構成されている。
本実施形態の前記電解セル１１は、商業電源ＰＳなどからの外部系統電力や蓄電装置３００によっても水の電気分解が実施できるように構成されている。この場合、外部系統電力は、整流器（図示せず）を介して直流に変換された上で電気分解に利用される。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、発電部２で発電した電力とともに外部系統電力を前記電解セル１１に供給可能で、且つ、該外部系統電力でも前記電気分解が実施可能となっている。
前記電解部１には、電解セル１１に供給する電力を発電部２側からの電力のみとするか、外部系統電力側からの電力のみとするか、或いはこれら両方を併用するかを切り替える切替器ＳＷが備えられている。
前記発電部２と前記電解セル１１との間には第１の電力供給ラインＥＬ１が設けられており、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、外部系統電力を電解セル１１に供給する第２の電力供給ラインＥＬ２をさらに有している。
そして、第１の電力供給ラインＥＬ１及び第２の電力供給ラインＥＬ２は、前記切替器ＳＷを介して電解セル１１に電力を供給すべく設けられている。
本実施形態の前記電解セル１１は、商業電源ＰＳなどからの外部系統電力や蓄電装置３００によっても水の電気分解が実施できるように構成されている。この場合、外部系統電力は、整流器（図示せず）を介して直流に変換された上で電気分解に利用される。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、発電部２で発電した電力とともに外部系統電力を前記電解セル１１に供給可能で、且つ、該外部系統電力でも前記電気分解が実施可能となっている。
前記電解部１には、電解セル１１に供給する電力を発電部２側からの電力のみとするか、外部系統電力側からの電力のみとするか、或いはこれら両方を併用するかを切り替える切替器ＳＷが備えられている。
前記発電部２と前記電解セル１１との間には第１の電力供給ラインＥＬ１が設けられており、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、外部系統電力を電解セル１１に供給する第２の電力供給ラインＥＬ２をさらに有している。
そして、第１の電力供給ラインＥＬ１及び第２の電力供給ラインＥＬ２は、前記切替器ＳＷを介して電解セル１１に電力を供給すべく設けられている。
なお、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、各部の状態を計測するための計測器を備えている。
具体的には、水素ガス発生装置１００は、水素や酸素の圧力を測定する圧力伝送器、水の抵抗を測定する比抵抗計、水の温度を測定する温度計、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス漏洩検知器、純水の流量を測定する流量計、計装空気の圧力を測定する圧力スイッチなどを有する。
具体的には、水素ガス発生装置１００は、水素や酸素の圧力を測定する圧力伝送器、水の抵抗を測定する比抵抗計、水の温度を測定する温度計、水素ガスの漏洩を検知する水素ガス漏洩検知器、純水の流量を測定する流量計、計装空気の圧力を測定する圧力スイッチなどを有する。
前記発電部２には太陽光発電パネル２１と、該太陽光発電パネル２１への光照射を計測する照度計２２が備えられている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記照度計２２の測定結果を前記制御部４に伝達可能となっており、照度計２２と制御部４との間に第１信号ラインＳＬ１が設けられている。
該第１信号ラインＳＬ１は照度計２２の測定結果を連続的に（リアルタイムで）制御部４に伝達するためのものである。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記照度計２２の測定結果を前記制御部４に伝達可能となっており、照度計２２と制御部４との間に第１信号ラインＳＬ１が設けられている。
該第１信号ラインＳＬ１は照度計２２の測定結果を連続的に（リアルタイムで）制御部４に伝達するためのものである。
前記除湿部３は、前記水分を湿潤水素から吸着除去するための吸着材を有する吸着塔が備えられている。
該除湿部３には第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とを含む２塔以上の吸着塔が備えられている。
前記除湿部３は、第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とが並列配置されており、第１ガス分離タンク１５で気液分離された後の湿潤水素の除湿・乾燥をいずれの吸着塔でも実施することができるように構成されている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記電解セル１１で発生させた水素ガスの供給先を２台の前記吸着塔３１，３２の内の第１吸着塔３１と、該第１吸着塔３１とは別の第２吸着塔３２とに切り替え可能に構成されている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、これらの吸着塔３１，３２から排出された乾燥状態の水素ガス（以下「乾燥水素」ともいう）の状態を監視するためのガスモニターＭ１が備えられている。
除湿部３から排出される水素ガスを監視するガスモニターＭ１は主として水素ガスの露点を測定するためのものである。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、ガスモニターＭ１を有することで吸着塔３１，３２の水分吸着能を把握することができる。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、ガスモニターＭ１を有することで第１吸着塔３１と第２吸着塔３２との切り替えタイミングを把握することもできる。
該除湿部３には第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とを含む２塔以上の吸着塔が備えられている。
前記除湿部３は、第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とが並列配置されており、第１ガス分離タンク１５で気液分離された後の湿潤水素の除湿・乾燥をいずれの吸着塔でも実施することができるように構成されている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、前記電解セル１１で発生させた水素ガスの供給先を２台の前記吸着塔３１，３２の内の第１吸着塔３１と、該第１吸着塔３１とは別の第２吸着塔３２とに切り替え可能に構成されている。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、これらの吸着塔３１，３２から排出された乾燥状態の水素ガス（以下「乾燥水素」ともいう）の状態を監視するためのガスモニターＭ１が備えられている。
除湿部３から排出される水素ガスを監視するガスモニターＭ１は主として水素ガスの露点を測定するためのものである。
本実施形態の水素ガス発生装置１００は、ガスモニターＭ１を有することで吸着塔３１，３２の水分吸着能を把握することができる。
即ち、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、ガスモニターＭ１を有することで第１吸着塔３１と第２吸着塔３２との切り替えタイミングを把握することもできる。
第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とに収容されている吸着材は、加熱することによって吸着した水分を放出し得るものであり、加熱再生可能なものである。
吸着材は、例えば、２００℃以上に加熱することで再生可能なものであり、モレキュラーシーブ等である。
そして、２台の吸着塔３１，３２は、それぞれヒーター３１ａ，３２ａが内蔵されており、該ヒーター３１ａ，３２ｂに通電することによって水分を吸着した吸着材を再生し得るように構成されている。
吸着材は、例えば、２００℃以上に加熱することで再生可能なものであり、モレキュラーシーブ等である。
そして、２台の吸着塔３１，３２は、それぞれヒーター３１ａ，３２ａが内蔵されており、該ヒーター３１ａ，３２ｂに通電することによって水分を吸着した吸着材を再生し得るように構成されている。
該除湿部３は、前記吸着材を再生する際に加熱再生中の吸着塔から水蒸気を追い出すためのパージガスとして利用される水素ガスを貯留する再生用ガスタンク３３をさらに備えている。
従って、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、再生用ガスタンク３３と２台の吸着塔３１，３２とが配管によって連通されている。
また、再生用ガスタンク３３は乾燥させる水素ガス（湿潤水素ガス）が流通する方向における下流側（乾燥水素の出口側）において吸着塔３１，３２に接続されている。
従って、本実施形態の吸着塔３１，３２は、水素ガスの除湿を行う場合とは逆向きにパージガスを流通し得るようになっている。
なお、前記パージガスとしては、高圧水素ボンベやカードルに１４ＭＰａ以上の初期圧力で封入されて市販されている副生水素由来の水素ガスを用いることが経済性の面で電解による除湿後の水素を使うより好ましい。
従って、再生用ガスタンク３３には、高圧水素ボンベやカードルなどが接続されることが好ましく、該再生用ガスタンク３３は、外部から水素が供給可能であることが好ましい。
通常、水素ガス発生装置で製造される水素は、高圧ガス保安法の規制を受けない１ＭＰａ未満の圧力とすることが多いため、１ＭＰａ未満の圧力でバッファータンク５１に貯留され、水素ガスが供給される系内は１ＭＰａ以上となることは少ない。
これに対して高圧水素ボンベ（初期の圧力で１４ＭＰａ程度）を利用することで吸着塔に水素を供給するためのポンプが不要になる。高圧水素ボンベ等で供給される水素はバルブの開閉のみで吸着塔に供給することができる。
さらに、高圧水素ボンベ等で供給される水素は吸着塔を通過した後、ガス分離タンク１５又はその前段に戻されることによって製品として利用することができる。
高圧水素ボンベ等で供給される水素はガス分離タンク１５又はガス分離タンク１５よりも上流側に返送されることでガス中の水分の一部を除去する。
なお、このような場合、ガス分離タンク１５又はガス分離タンク１５よりも上流側に返送される水素ガスの圧力が電解セルで得られる水素の圧力よりも高くなる場合があるため、前記水素ガスの返送箇所よりも上流側に設けた逆止弁などのバルブを用いて水素ガスの返送時に電解セル側に水素が逆流しないようにすることが好ましい。
さらに、高圧水素ボンベやカードルは、水素ガスの需要に供給が追いつかずバッファータンク５１における水素ガスの貯留量が少なくなった場合に水素を供給するための予備タンクとしても有効活用することができる。
従って、本実施形態の水素ガス発生装置１００は、再生用ガスタンク３３と２台の吸着塔３１，３２とが配管によって連通されている。
また、再生用ガスタンク３３は乾燥させる水素ガス（湿潤水素ガス）が流通する方向における下流側（乾燥水素の出口側）において吸着塔３１，３２に接続されている。
従って、本実施形態の吸着塔３１，３２は、水素ガスの除湿を行う場合とは逆向きにパージガスを流通し得るようになっている。
なお、前記パージガスとしては、高圧水素ボンベやカードルに１４ＭＰａ以上の初期圧力で封入されて市販されている副生水素由来の水素ガスを用いることが経済性の面で電解による除湿後の水素を使うより好ましい。
従って、再生用ガスタンク３３には、高圧水素ボンベやカードルなどが接続されることが好ましく、該再生用ガスタンク３３は、外部から水素が供給可能であることが好ましい。
通常、水素ガス発生装置で製造される水素は、高圧ガス保安法の規制を受けない１ＭＰａ未満の圧力とすることが多いため、１ＭＰａ未満の圧力でバッファータンク５１に貯留され、水素ガスが供給される系内は１ＭＰａ以上となることは少ない。
これに対して高圧水素ボンベ（初期の圧力で１４ＭＰａ程度）を利用することで吸着塔に水素を供給するためのポンプが不要になる。高圧水素ボンベ等で供給される水素はバルブの開閉のみで吸着塔に供給することができる。
さらに、高圧水素ボンベ等で供給される水素は吸着塔を通過した後、ガス分離タンク１５又はその前段に戻されることによって製品として利用することができる。
高圧水素ボンベ等で供給される水素はガス分離タンク１５又はガス分離タンク１５よりも上流側に返送されることでガス中の水分の一部を除去する。
なお、このような場合、ガス分離タンク１５又はガス分離タンク１５よりも上流側に返送される水素ガスの圧力が電解セルで得られる水素の圧力よりも高くなる場合があるため、前記水素ガスの返送箇所よりも上流側に設けた逆止弁などのバルブを用いて水素ガスの返送時に電解セル側に水素が逆流しないようにすることが好ましい。
さらに、高圧水素ボンベやカードルは、水素ガスの需要に供給が追いつかずバッファータンク５１における水素ガスの貯留量が少なくなった場合に水素を供給するための予備タンクとしても有効活用することができる。
前記制御部４は、各部（電解部１、発電部２、除湿部３など）について計測した情報を解析するとともに各部に制御信号を発信するものである。
前記制御部４には、装置全体の動作を規定するシーケンサー（図示せず）が備えられている。
即ち、本実施形態の水素ガス製造方法においては、電解セル１１の作動・停止、循環水ポンプ１４の作動・停止、利用する電力を太陽光発電パネル２１で発電されたものとするか外部系統電力とするかの制御、吸着塔３１，３２の再生タイミング、吸着塔３１，３２の再生時における吸着材の加熱温度やパージガスの制御等が前記制御部４からの指令に基づいて実施される。
また、本実施形態においては、電力利用設備２００の運転・停止、太陽光発電パネル２１で発電された電力を水素ガス発生装置１００に供給するか電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給するかの制御、電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給する電力を太陽光発電パネル２１で発電された電力とするか外部系統電力とするかの制御などが制御部４からの指令に基づいて実施される。
前記制御部４には、装置全体の動作を規定するシーケンサー（図示せず）が備えられている。
即ち、本実施形態の水素ガス製造方法においては、電解セル１１の作動・停止、循環水ポンプ１４の作動・停止、利用する電力を太陽光発電パネル２１で発電されたものとするか外部系統電力とするかの制御、吸着塔３１，３２の再生タイミング、吸着塔３１，３２の再生時における吸着材の加熱温度やパージガスの制御等が前記制御部４からの指令に基づいて実施される。
また、本実施形態においては、電力利用設備２００の運転・停止、太陽光発電パネル２１で発電された電力を水素ガス発生装置１００に供給するか電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給するかの制御、電力利用設備２００や蓄電装置３００に供給する電力を太陽光発電パネル２１で発電された電力とするか外部系統電力とするかの制御などが制御部４からの指令に基づいて実施される。
上記のように本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦには、エネルギーマネージメントシステムが備えられており、状況に応じて用いる電力の切り替えが行われるようになっている。
より具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガスの需要予測、バッファータンク５１や製品ガスタンク５２の水素ガス残量などから水素ガスを製造する必要性が高いと判断される場合、外部系統電力や蓄電装置３００の電力を利用して日射強度に関係なく電解セル１１を運転させ得るように構成されている。
そのような場合、電解セル１１の運転は、例えば、夜間（夜明け前）などから開始され得る。
より具体的には、本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガスの需要予測、バッファータンク５１や製品ガスタンク５２の水素ガス残量などから水素ガスを製造する必要性が高いと判断される場合、外部系統電力や蓄電装置３００の電力を利用して日射強度に関係なく電解セル１１を運転させ得るように構成されている。
そのような場合、電解セル１１の運転は、例えば、夜間（夜明け前）などから開始され得る。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、上記とは逆に、水素ガスの需要予測、製品ガスタンク５２の水素ガス残量などから水素ガスを製造する必要性が低いと判断される場合や、蓄電装置３００に蓄えられた電力量が大きく低下しており蓄電装置３００に対する充電を優先させるべきと判断される場合などにおいて太陽光発電パネル２１で発電された電力エネルギーの一部又は全部を蓄電装置３００に充電し得るように構成されている。
本実施形態の水素ガス製造設備ＨＦは、水素ガスの製造と蓄電装置３００の充電との両方が必要と判断され、且つ、両者が太陽光発電パネル２１での発電量だけでは賄えないと判断される場合、太陽光発電と外部系統電力とを併用し得るように構成されている。
以下においては本実施形態における水素ガス発生装置１００の標準的な操作方法を説明する。
本実施形態における水素ガス発生装置１００では、該制御部４によって前記電解部１が下記（１）〜（３）のモードに制御される。
（１）ポンプ及びセンサーを作動させた状態で電解セルによって水の電気分解が行われる通常運転モード
（２）電解セルとポンプとが停止した状態でセンサーが作動している第１待機モード
（３）電解セル、ポンプ、及び、センサーの作動が停止している第２待機モード
前記制御部４は、前記電解部のモードの切り替えを、後述する合格期間（ｔＧ）と基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、不合格期間（ｔＮＧ）と基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定する。
また、本実施形態における水素ガス発生装置１００では、該制御部４によって前記電解部１が上記（１）〜（３）のモード以外に下記（Ｘ）に示したモードとなるように制御される。
（Ｘ）電解セルが停止した状態でポンプとセンサーとが作動している準備モード
本実施形態における水素ガス発生装置１００では、該制御部４によって前記電解部１が下記（１）〜（３）のモードに制御される。
（１）ポンプ及びセンサーを作動させた状態で電解セルによって水の電気分解が行われる通常運転モード
（２）電解セルとポンプとが停止した状態でセンサーが作動している第１待機モード
（３）電解セル、ポンプ、及び、センサーの作動が停止している第２待機モード
前記制御部４は、前記電解部のモードの切り替えを、後述する合格期間（ｔＧ）と基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、不合格期間（ｔＮＧ）と基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定する。
また、本実施形態における水素ガス発生装置１００では、該制御部４によって前記電解部１が上記（１）〜（３）のモード以外に下記（Ｘ）に示したモードとなるように制御される。
（Ｘ）電解セルが停止した状態でポンプとセンサーとが作動している準備モード
本実施形態の水素ガス製造方法は、通常、制御部４のシーケンサに各種の設定値を設定して実施される。
この点に関し、以下に水素ガス製造方法に係る第１の実施形態について図３に示すフローを参照しつつ説明する。
なお、以下においては、水素ガス発生装置１００の通常運転に向けての動作を“起動動作”と称し、水素ガス発生装置１００の停止に向けての動作を“停止動作”と称することがある。
この点に関し、以下に水素ガス製造方法に係る第１の実施形態について図３に示すフローを参照しつつ説明する。
なお、以下においては、水素ガス発生装置１００の通常運転に向けての動作を“起動動作”と称し、水素ガス発生装置１００の停止に向けての動作を“停止動作”と称することがある。
本実施形態の水素ガス製造方法は、前記の通り予め各種の設定がされたシーケンサを用いて実施される。
具体的には、前記シーケンサに対しては、前記照度計２２で測定される照度（Ｌ）について予め基準照度値（Ｌｓ（Ｗ／ｍ２））を設定する。
また、前記シーケンサに対しては、前記照度計２２で測定される照度が連続して前記基準照度値以上（Ｌ≧Ｌｓ）となっている期間（「合格期間（ｔＧ）」ともいう）についての基準時間（１回の合格期間の時間：ｔＧＳ（秒））と、前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満（Ｌ＜Ｌｓ）となっている期間（「不合格期間（ｔＮＧ）」ともいう）についての基準時間（１回の不合格期間の時間：ｔＮＧＳ（秒））とを予め設定する。
さらに、前記シーケンサに対しては、太陽光発電が可能な時間帯（「デイタイム」ともいう）を設定し、前記太陽光発電パネル２１で発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）（「終了予定時刻（ＨＥ）」ともいう）を予め設定する。
具体的には、前記シーケンサに対しては、前記照度計２２で測定される照度（Ｌ）について予め基準照度値（Ｌｓ（Ｗ／ｍ２））を設定する。
また、前記シーケンサに対しては、前記照度計２２で測定される照度が連続して前記基準照度値以上（Ｌ≧Ｌｓ）となっている期間（「合格期間（ｔＧ）」ともいう）についての基準時間（１回の合格期間の時間：ｔＧＳ（秒））と、前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満（Ｌ＜Ｌｓ）となっている期間（「不合格期間（ｔＮＧ）」ともいう）についての基準時間（１回の不合格期間の時間：ｔＮＧＳ（秒））とを予め設定する。
さらに、前記シーケンサに対しては、太陽光発電が可能な時間帯（「デイタイム」ともいう）を設定し、前記太陽光発電パネル２１で発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）（「終了予定時刻（ＨＥ）」ともいう）を予め設定する。
前記シーケンサには、太陽光発電パネル２１で発電した電力を電力利用設備２００又は蓄電装置３００に供給するか否かを判断するための基準を１又は２以上設定する。
具体的には、太陽光発電パネル２１で得られる電力が電解セル１１以外で利用可能であっても蓄電装置３００で蓄電を必要としないと判断（第１の判断）されたり、建屋内の環境から電力利用設備２００の運転を必要としないと判断（第２の判断）される場合には太陽光発電パネル２１で得られた電力を電力利用設備２００又は蓄電装置３００に供給しないようにシーケンサに条件設定を行う。
具体的には、太陽光発電パネル２１で得られる電力が電解セル１１以外で利用可能であっても蓄電装置３００で蓄電を必要としないと判断（第１の判断）されたり、建屋内の環境から電力利用設備２００の運転を必要としないと判断（第２の判断）される場合には太陽光発電パネル２１で得られた電力を電力利用設備２００又は蓄電装置３００に供給しないようにシーケンサに条件設定を行う。
本実施形態の水素ガス製造方法では、前記水素ガス発生装置１００は、電解セル１１で水を電気分解して水素ガスを発生させている通常運転モードの他に、複数のモードで運転される。
より具体的には、前記水素ガス発生装置１００は、通常運転に備えて待機している準備モードと、該準備モードを経由して前記通常運転に移行すべく待機している第１待機モードと、該第１待機モードに備えて待機している第２待機モードとで運転される。
従って、本実施形態の水素ガス製造方法は、水素ガス発生装置１００が通常運転モードで運転される電解運転ステップと、水素ガス発生装置１００が第１待機モードで運転される第１待機ステップと、水素ガス発生装置１００が第２待機モードで運転される第２待機ステップと、水素ガス発生装置１００が準備モードで運転される準備ステップとを有している。
より具体的には、前記水素ガス発生装置１００は、通常運転に備えて待機している準備モードと、該準備モードを経由して前記通常運転に移行すべく待機している第１待機モードと、該第１待機モードに備えて待機している第２待機モードとで運転される。
従って、本実施形態の水素ガス製造方法は、水素ガス発生装置１００が通常運転モードで運転される電解運転ステップと、水素ガス発生装置１００が第１待機モードで運転される第１待機ステップと、水素ガス発生装置１００が第２待機モードで運転される第２待機ステップと、水素ガス発生装置１００が準備モードで運転される準備ステップとを有している。
なお、前記電解運転ステップは、前記循環水ポンプ１４及び前記センサーを作動させた状態で前記電解セル１１によって水の電気分解が行われるステップである。
該電解運転ステップでは、通常、発電部２における太陽光発電で得られた電力が電解セル１１に供給されて水の電気分解が行われる。
前記準備ステップは、次に前記電解運転ステップに移行することが予定されているステップであり、前記電解セル１１が作動を停止した状態で前記循環水ポンプ１４と前記センサーとを作動させて待機しているステップである。
前記第１待機ステップは、前記準備ステップを経由して前記電解運転ステップへと移行すべく前記電解セル１１と前記循環水ポンプ１４とが停止した状態で前記センサーを作動させて待機しているステップである。
前記第２待機ステップは、前記電解セル１１、前記循環水ポンプ１４、及び、前記センサーの何れもが停止した状態で待機しているステップである。
なお、前記シーケンサ及び前記照度計については第２待機ステップにおいても作動している。
該電解運転ステップでは、通常、発電部２における太陽光発電で得られた電力が電解セル１１に供給されて水の電気分解が行われる。
前記準備ステップは、次に前記電解運転ステップに移行することが予定されているステップであり、前記電解セル１１が作動を停止した状態で前記循環水ポンプ１４と前記センサーとを作動させて待機しているステップである。
前記第１待機ステップは、前記準備ステップを経由して前記電解運転ステップへと移行すべく前記電解セル１１と前記循環水ポンプ１４とが停止した状態で前記センサーを作動させて待機しているステップである。
前記第２待機ステップは、前記電解セル１１、前記循環水ポンプ１４、及び、前記センサーの何れもが停止した状態で待機しているステップである。
なお、前記シーケンサ及び前記照度計については第２待機ステップにおいても作動している。
本実施形態の水素ガス製造方法は、水素ガス発生装置１００の一日の運転のスタートが第２待機ステップとなっている。
即ち、本実施形態においては、水素ガス発生装置１００のシーケンサと照度計とが作動された状態である前記第２待機ステップを実施する。
即ち、本実施形態においては、水素ガス発生装置１００のシーケンサと照度計とが作動された状態である前記第２待機ステップを実施する。
本実施形態の水素ガス製造方法では、前日の運転を基本的に第２待機モードを保った状態で終了する。即ち、本実施形態の水素ガス製造方法では、一日の運転のスタート時には、第２待機モードが保持された状態になっているので特別な操作を行うことなく水素ガス発生装置の運転を第２待機ステップからスタートさせることができる。
本実施形態においては、前記第２待機ステップ後に電力を電解部１のセンサーに供給し該センサーを作動させて水素ガス発生装置１００を前記第１待機モードとし、前記第１待機ステップを実施することができる。
本実施形態においては、さらに循環水ポンプ１４を作動させて水素ガス発生装置１００を前記準備モードとし、前記準備ステップを実施することができる。準備モードを設けることで水が供給されない状態で電解運転が開始されることを防止することが出来る。
そして、本実施形態においては、太陽光発電によって得られる電力を電解セル１１に供給し該電解セル１１を作動させて水素ガス発生装置１００を前記通常運転モードとし、前記電解運転ステップを実施することができる。
本実施形態においては、さらに循環水ポンプ１４を作動させて水素ガス発生装置１００を前記準備モードとし、前記準備ステップを実施することができる。準備モードを設けることで水が供給されない状態で電解運転が開始されることを防止することが出来る。
そして、本実施形態においては、太陽光発電によって得られる電力を電解セル１１に供給し該電解セル１１を作動させて水素ガス発生装置１００を前記通常運転モードとし、前記電解運転ステップを実施することができる。
本実施形態においては、循環水ポンプ１４や電解セル１１の作動を開始する以前に太陽光発電によって得られる電力を外部出力ラインＥＬｘを通じて前記電力利用設備２００に供給し、前記電力利用設備２００に対して優先的に電力を供給してもよい。
その場合、前記電力を使って電力利用設備２００の運転を開始するのは、第２待機ステップ、第１待機ステップ、及び、準備ステップのいずれでもよい。
即ち、前記電力を使って電力利用設備２００の運転を開始するのは、センサー作動前、センサー作動後循環水ポンプ作動前、及び、循環水ポンプ作動後電解セル作動前の何れのタイミングでもよい。
このとき電解セル１１は、太陽光発電によって得られる電力が電力利用設備２００の消費電力を上回って余剰電力が生じた後に運転されることになる。
また、太陽光発電によって得られる電力よりも電力利用設備２００の消費電力が上回り、前記電力が電力利用設備２００に利用できないと判断された場合は、電力供給ラインＥＬｙを通じて外部系統電力を供給することで電力利用設備２００を運転させることができる。
この場合、太陽光発電によって得られる電力は、電解セル１１の運転に利用される。
さらに、前記建屋ＢＬで電力利用設備を運転する必要がないと判断される場合も、太陽光発電によって得られる電力は、電解セル１１の運転に利用されることになる。
その場合、前記電力を使って電力利用設備２００の運転を開始するのは、第２待機ステップ、第１待機ステップ、及び、準備ステップのいずれでもよい。
即ち、前記電力を使って電力利用設備２００の運転を開始するのは、センサー作動前、センサー作動後循環水ポンプ作動前、及び、循環水ポンプ作動後電解セル作動前の何れのタイミングでもよい。
このとき電解セル１１は、太陽光発電によって得られる電力が電力利用設備２００の消費電力を上回って余剰電力が生じた後に運転されることになる。
また、太陽光発電によって得られる電力よりも電力利用設備２００の消費電力が上回り、前記電力が電力利用設備２００に利用できないと判断された場合は、電力供給ラインＥＬｙを通じて外部系統電力を供給することで電力利用設備２００を運転させることができる。
この場合、太陽光発電によって得られる電力は、電解セル１１の運転に利用される。
さらに、前記建屋ＢＬで電力利用設備を運転する必要がないと判断される場合も、太陽光発電によって得られる電力は、電解セル１１の運転に利用されることになる。
本実施形態の水素ガス製造方法においては、前記のようにエネルギーマネージメントシステムによって制御可能であるため、太陽光発電パネル２１で得られる電力が電解セル１１の運点に十分なものであっても電解セル１１の運転が休止されることがある。
即ち、本実施形態の水素ガス製造方法においては、晴天の日中であってもエネルギーマネージメントシステムによる指令によって電解セル１１が休止状態となる場合がある。
また、日中に休止状態となって電解セル１１は、その日の内に運転再開となる場合がある。
このような運転再開時においては、通常、一日の最初の運転開始時と同様に第２待機モード（第２待機ステップ）から運転をスタートすることになる。
即ち、本実施形態の水素ガス製造方法においては、晴天の日中であってもエネルギーマネージメントシステムによる指令によって電解セル１１が休止状態となる場合がある。
また、日中に休止状態となって電解セル１１は、その日の内に運転再開となる場合がある。
このような運転再開時においては、通常、一日の最初の運転開始時と同様に第２待機モード（第２待機ステップ）から運転をスタートすることになる。
前記センサーは循環水ポンプ１４に比べて遥かに消費電力が少ないため水素ガス発生装置１００全体としての消費電力は、通常、第１待機モードの方が準備モードよりも小さくなる。
本実施形態においては、第１待機モードを設けることで、循環水ポンプ１４の運転時間が低減されるとともにバルブの開閉頻度なども低減されるためバルブの開閉に利用される計装空気用コンプレッサーの電力消費を抑制し得る。
また、通常運転モードでは、電解セル１１が作動するので消費電力は、通常、準備モードよりも大きくなる。
しかしながら、通常運転モードでは、電解セル１１の作動に発電部２で得られた電力が使用されることから外部系統電力の使用量は通常運転モードと準備モードとで大きな差は生じない。
さらに、本実施形態においては、発電部２で得られた電力を循環水ポンプ１４の運転などにも利用することが可能であり、各ステップでの外部系統電力の消費量をさらに小さなものにすることができる。
本実施形態においては、第１待機モードを設けることで、循環水ポンプ１４の運転時間が低減されるとともにバルブの開閉頻度なども低減されるためバルブの開閉に利用される計装空気用コンプレッサーの電力消費を抑制し得る。
また、通常運転モードでは、電解セル１１が作動するので消費電力は、通常、準備モードよりも大きくなる。
しかしながら、通常運転モードでは、電解セル１１の作動に発電部２で得られた電力が使用されることから外部系統電力の使用量は通常運転モードと準備モードとで大きな差は生じない。
さらに、本実施形態においては、発電部２で得られた電力を循環水ポンプ１４の運転などにも利用することが可能であり、各ステップでの外部系統電力の消費量をさらに小さなものにすることができる。
本実施形態の水素ガス製造方法は、例えば、水素ガス発生装置１００の起動後において以下のような方法で各ステップへの移行が行われる。
本実施形態の水素ガス製造方法での前記電解運転ステップ中には、当該電解運転ステップを継続するか、第１待機ステップへと移行するかを決定する第１の判定が行われ、前記第１待機ステップ中には、当該第１待機ステップを継続するか、電解運転ステップへと移行するか、第２待機ステップへと移行するかを決定する第２の判定が行われる。
本実施形態の水素ガス製造方法での前記電解運転ステップ中には、当該電解運転ステップを継続するか、第１待機ステップへと移行するかを決定する第１の判定が行われ、前記第１待機ステップ中には、当該第１待機ステップを継続するか、電解運転ステップへと移行するか、第２待機ステップへと移行するかを決定する第２の判定が行われる。
本実施形態の水素ガス製造方法における前記第１の判定及び前記第２の判定では各ステップの継続と、他のステップへの移行が前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定される。
前記第１の判定では、
（１ａ）前記照度計２２によって観測される前記不合格期間（ｔＮＧ：照度が照度基準値に満たない状態が連続する期間）が前記基準時間（ｔＮＧＳ）以上となった場合に第２待機ステップへの移行が決定され、
（１ｂ）それ以外では電解運転ステップの継続が決定される。
即ち、第１の判定では、日射量が低下して太陽光発電によって得られる電力が電解セルの運転に不十分であると見られる場合に循環水ポンプの運転を停止する判断が行われる。
前記第１の判定によって、電解運転ステップから第１待機ステップへと移行する場合、本実施形態では、電気分解ガスを電解セルから確実に排出させるようタイミングを遅らせる。
照度計２２が照度不足を検知してから第１待機ステップへ移行するまでの期間（第１移行期間）は、例えば、予め設定した基準時間（ｔＮＧＳ）とすることができる。
この場合、上記のように電解セル１１を停止して循環水ポンプ１４だけを運転させる期間は、前記第１移行期間に組み込まれることになる。
循環水ポンプ１４だけを運転させる期間は、照度計２２が照度不足を検知した時点での電解セル１１の運転状況に応じて設定されることが好ましい。
なお、必要であれば、照度計２２が照度不足を検知し、その後、基準時間（ｔＮＧＳ）を経過した後も循環水ポンプ１４の運転を延長して実施してもよい。
（１ａ）前記照度計２２によって観測される前記不合格期間（ｔＮＧ：照度が照度基準値に満たない状態が連続する期間）が前記基準時間（ｔＮＧＳ）以上となった場合に第２待機ステップへの移行が決定され、
（１ｂ）それ以外では電解運転ステップの継続が決定される。
即ち、第１の判定では、日射量が低下して太陽光発電によって得られる電力が電解セルの運転に不十分であると見られる場合に循環水ポンプの運転を停止する判断が行われる。
前記第１の判定によって、電解運転ステップから第１待機ステップへと移行する場合、本実施形態では、電気分解ガスを電解セルから確実に排出させるようタイミングを遅らせる。
照度計２２が照度不足を検知してから第１待機ステップへ移行するまでの期間（第１移行期間）は、例えば、予め設定した基準時間（ｔＮＧＳ）とすることができる。
この場合、上記のように電解セル１１を停止して循環水ポンプ１４だけを運転させる期間は、前記第１移行期間に組み込まれることになる。
循環水ポンプ１４だけを運転させる期間は、照度計２２が照度不足を検知した時点での電解セル１１の運転状況に応じて設定されることが好ましい。
なお、必要であれば、照度計２２が照度不足を検知し、その後、基準時間（ｔＮＧＳ）を経過した後も循環水ポンプ１４の運転を延長して実施してもよい。
前記第２の判定では、
（２ａ）前記合格期間（ｔＧ：照度基準値（ＬＳ）以上の照度（Ｌ）が測定される状態が連続する期間）が前記基準時間（ｔＧＳ）以上である場合に電解運転ステップへの移行が決定され、
（２ｂ）前記照度計２２によって観測される前記合格期間（ｔＧ）が前記基準時間（ｔＧＳ）未満である場合には第１待機ステップの継続が決定され、
（２ｃ）該第１待機ステップの継続中に前記終了予定時刻（ＨＥ）に到達した場合に第２待機ステップへの移行が決定される。
即ち、第２の判定では、十分な日射量で太陽光発電によって得られる電力が十分であると見られる場合に電気分解を開始する判断が行われる。
本実施形態においては、このとき、第１待機ステップから電解運転ステップへは直接移行せずに準備ステップを経由させる。
そして、一日の運転の内で最初の電解運転ステップが実施される前の第１待機ステップから電解運転ステップへの移行に際しては、前記準備ステップにおいて循環水ポンプによる水供給量が十分確保できているか、供給する純水の水質（比抵抗）が適正かどうか、といった通電条件確認の操作を行うことが好ましい。
同日内において、第１待機ステップから電解運転ステップへ２回以上移行する際には、２回目以降は、循環水ポンプによる水の供給量が十分確保できているかだけを確認する。
また、第２の判定では、日射量が十分に確保できない時間が一定以上続いた際には循環水ポンプの作動を停止して循環水ポンプによるエネルギー消費を削減する判断が行われる。
なお、発生した水素ガスを冷却する必要があり冷却塔（チラー）が設置される場合には、上記第２の判定において冷却塔用のポンプも動作を停止することでエネルギー消費を削減する判断が行われる。
但し、冷却塔のオン・オフの判断は、温度設定を優先することが好ましい。
即ち、第２の判定による冷却塔のオン・オフは、予め設定した温度条件が満たされている場合に実施されることが好ましい。
（２ａ）前記合格期間（ｔＧ：照度基準値（ＬＳ）以上の照度（Ｌ）が測定される状態が連続する期間）が前記基準時間（ｔＧＳ）以上である場合に電解運転ステップへの移行が決定され、
（２ｂ）前記照度計２２によって観測される前記合格期間（ｔＧ）が前記基準時間（ｔＧＳ）未満である場合には第１待機ステップの継続が決定され、
（２ｃ）該第１待機ステップの継続中に前記終了予定時刻（ＨＥ）に到達した場合に第２待機ステップへの移行が決定される。
即ち、第２の判定では、十分な日射量で太陽光発電によって得られる電力が十分であると見られる場合に電気分解を開始する判断が行われる。
本実施形態においては、このとき、第１待機ステップから電解運転ステップへは直接移行せずに準備ステップを経由させる。
そして、一日の運転の内で最初の電解運転ステップが実施される前の第１待機ステップから電解運転ステップへの移行に際しては、前記準備ステップにおいて循環水ポンプによる水供給量が十分確保できているか、供給する純水の水質（比抵抗）が適正かどうか、といった通電条件確認の操作を行うことが好ましい。
同日内において、第１待機ステップから電解運転ステップへ２回以上移行する際には、２回目以降は、循環水ポンプによる水の供給量が十分確保できているかだけを確認する。
また、第２の判定では、日射量が十分に確保できない時間が一定以上続いた際には循環水ポンプの作動を停止して循環水ポンプによるエネルギー消費を削減する判断が行われる。
なお、発生した水素ガスを冷却する必要があり冷却塔（チラー）が設置される場合には、上記第２の判定において冷却塔用のポンプも動作を停止することでエネルギー消費を削減する判断が行われる。
但し、冷却塔のオン・オフの判断は、温度設定を優先することが好ましい。
即ち、第２の判定による冷却塔のオン・オフは、予め設定した温度条件が満たされている場合に実施されることが好ましい。
さらに、第２の判定では、日没を迎えるなどしてこれ以上待機しても太陽光発電が行える見込みがないと判断された際にセンサー類等も停止させる判断が行われる。
なお、前記の（２ｃ）の判定に基づいて第１待機ステップから第２待機ステップへと移行した後は、照度計やシーケンサーのみ作動した状態を維持する。
なお、前記の（２ｃ）の判定に基づいて第１待機ステップから第２待機ステップへと移行した後は、照度計やシーケンサーのみ作動した状態を維持する。
上記のような判定を行うのに際して、前記合格期間や前記不合格期間についての基準時間を予め定めているのは、一時的な日射量の低下や増大によって不要なステップの切り替えが生じないようにするためのものである。
本実施形態においては現状況が太陽光発電を利用して水素ガスを発生させるのに適した状況であるかどうかを前記のように基準時間を設定することで的確に把握することができこの状況判断を照度計２２という簡易な計器で行うことができる。
本実施形態においては現状況が太陽光発電を利用して水素ガスを発生させるのに適した状況であるかどうかを前記のように基準時間を設定することで的確に把握することができこの状況判断を照度計２２という簡易な計器で行うことができる。
前記基準時間については、タイマー（確認タイマー）の形でシーケンサにプログラムしておくことができる。
即ち、照度計２２によって測定される照度（Ｌ）が、基準照度値未満（Ｌ＜ＬＳ）から基準照度値以上（ＬＳ≦Ｌ）に変化した際に確認タイマーが合格期間（ｔＧ）の時間カウントをスタートするようにプログラムすることで前記のような判定を前記制御部４で行わせることができる。
また、照度計２２によって測定される照度（Ｌ）が、基準照度値以上（ＬＳ≦Ｌ）から基準照度値未満（Ｌ＜ＬＳ）に変化した瞬間に確認タイマーが不合格期間（ｔＮＧ）の時間カウントをスタートするようにシーケンサにプログラムすることで前記のような判定を前記制御部４で行わせることができる。
即ち、照度計２２によって測定される照度（Ｌ）が、基準照度値未満（Ｌ＜ＬＳ）から基準照度値以上（ＬＳ≦Ｌ）に変化した際に確認タイマーが合格期間（ｔＧ）の時間カウントをスタートするようにプログラムすることで前記のような判定を前記制御部４で行わせることができる。
また、照度計２２によって測定される照度（Ｌ）が、基準照度値以上（ＬＳ≦Ｌ）から基準照度値未満（Ｌ＜ＬＳ）に変化した瞬間に確認タイマーが不合格期間（ｔＮＧ）の時間カウントをスタートするようにシーケンサにプログラムすることで前記のような判定を前記制御部４で行わせることができる。
即ち、電解運転ステップから第１待機ステップへと移行した際に確認タイマーが当該第１待機ステップの継続時間のカウントをスタートするようにシーケンサにプログラムすることで前記のような判定を前記制御部４で行わせることができる。
なお、第１待機ステップから準備ステップへと移行した場合は、通常、前記合格期間（ｔＧ）が前記基準時間（ｔＧＳ）以上になっているので循環水ポンプによる水の供給量を確認した後、電解運転ステップへと移行する。
なお、第１待機ステップから準備ステップへと移行した場合は、通常、前記合格期間（ｔＧ）が前記基準時間（ｔＧＳ）以上になっているので循環水ポンプによる水の供給量を確認した後、電解運転ステップへと移行する。
前記確認タイマーに設定する前記合格期間の基準時間（ｔＧＳ）や前記不合格期間の基準時間（ｔＮＧＳ）は、通常、３０秒以上６００秒以下に設定され、好ましくは、６０秒以上３００秒以下の範囲内となるように設定される。
前記合格期間の基準時間（ｔＧＳ）と前記不合格期間の基準時間（ｔＮＧＳ）とは、両者とも同じであっても互いに異なる設定がされてもよい。
なお、合格期間や不合格期間の判定基準となる基準照度（ＬＳ）の値は、通常、１０Ｗ／ｍ２以上２０Ｗ／ｍ２以下の範囲で設定される。
前記合格期間の基準時間（ｔＧＳ）と前記不合格期間の基準時間（ｔＮＧＳ）とは、両者とも同じであっても互いに異なる設定がされてもよい。
なお、合格期間や不合格期間の判定基準となる基準照度（ＬＳ）の値は、通常、１０Ｗ／ｍ２以上２０Ｗ／ｍ２以下の範囲で設定される。
前記合格期間の基準時間（ｔＧＳ）は、各判定で共通していても異なっていてもよい。
また、前記合格期間の判断基準となる基準照度値（ＬＳ（Ｗ／ｍ２））についても各判定で共通させても異ならせてもよい。
例えば、水素ガス発生装置が運転停止している状態からの起動動作における第１回目の電解運転ステップへの移行に際して参照する基準照度値（ＬＳ（Ｗ／ｍ２））は、それ以降に電解運転ステップへ移行する際に参照する基準照度値の内の１つ以上よりも高く設定しておくことができ、その他の全ての基準照度値よりも高く設定しておくことができる。
電解セルでの電流値が低く水素発生量が比較的少ないときには、陽極側で発生する酸素量に対して、陰極側から陽極側に透過する水素量の比率が高くなり酸素中の水素濃度が上昇するという問題があるが、上記のように設定することで低電流での電解時間を低減し得る。
また、前記合格期間の判断基準となる基準照度値（ＬＳ（Ｗ／ｍ２））についても各判定で共通させても異ならせてもよい。
例えば、水素ガス発生装置が運転停止している状態からの起動動作における第１回目の電解運転ステップへの移行に際して参照する基準照度値（ＬＳ（Ｗ／ｍ２））は、それ以降に電解運転ステップへ移行する際に参照する基準照度値の内の１つ以上よりも高く設定しておくことができ、その他の全ての基準照度値よりも高く設定しておくことができる。
電解セルでの電流値が低く水素発生量が比較的少ないときには、陽極側で発生する酸素量に対して、陰極側から陽極側に透過する水素量の比率が高くなり酸素中の水素濃度が上昇するという問題があるが、上記のように設定することで低電流での電解時間を低減し得る。
なお、前記合格期間の基準時間（ｔＧＳ）、前記不合格期間の基準時間（ｔＮＧＳ）、及び、前記最長実施時間（ｔＬ）についても、例えば、水素ガス発生装置が設置される場所などによって値を変更してもよい。
さらに、上記の時間（ｔＧＳ，ｔＮＧＳ，ｔＬ）は、季節などに応じて値を変更してもよく、年間１度以上値を変更してもよい。
さらに、上記の時間（ｔＧＳ，ｔＮＧＳ，ｔＬ）は、季節などに応じて値を変更してもよく、年間１度以上値を変更してもよい。
前記第２の判定で、現在時刻を判断材料とするのは、日没による照度不足で当日中は日射の回復が見込めない状況であるのか、或いは、単なる曇天（雨天）による照度低下で待機していれば日射の回復が見込める状況であるのかを判定するためである。
本実施形態の水素ガス製造方法では、第１待機ステップ、及び、電解運転ステップのそれぞれのステップでは、照度計２２による日射強度のモニタリングが行われ、該照度計での測定結果に基づいて他のステップへの移行が決定される。
以上のようなことにより、本実施形態の水素ガス製造方法では、水素ガス発生装置が電気分解に適した環境下で通常運転モードになっている時間帯（電解運転ステップ）をより多く確保することができる。
また、本実施形態の水素ガス製造方法では、電解していないときに補機が運転している時間を最小限とすることが出来る。
なお、本実施形態の水素ガス製造方法では、電解運転ステップと並行して除湿部３での除湿が実施される。
前記のように除湿部３には、第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とが備えられている。
従って、本実施形態の水素ガス製造方法では、例えば、前記電解部１で製造した水素ガスを前記第１吸着塔３１を通過させて乾燥させる第１乾燥ステップと、前記電解部１で製造した水素ガスを通過させる吸着塔を第１吸着塔３１から第２吸着塔３２へと切り替える吸着塔切替ステップと、前記電解部１で製造した水素ガスを前記第２吸着塔３２を通過させて乾燥させる第２乾燥ステップと、を実施させることができる。
また、本実施形態の水素ガス製造方法では、電解していないときに補機が運転している時間を最小限とすることが出来る。
なお、本実施形態の水素ガス製造方法では、電解運転ステップと並行して除湿部３での除湿が実施される。
前記のように除湿部３には、第１吸着塔３１と第２吸着塔３２とが備えられている。
従って、本実施形態の水素ガス製造方法では、例えば、前記電解部１で製造した水素ガスを前記第１吸着塔３１を通過させて乾燥させる第１乾燥ステップと、前記電解部１で製造した水素ガスを通過させる吸着塔を第１吸着塔３１から第２吸着塔３２へと切り替える吸着塔切替ステップと、前記電解部１で製造した水素ガスを前記第２吸着塔３２を通過させて乾燥させる第２乾燥ステップと、を実施させることができる。
なお、吸着塔切替ステップ後は、引き続き第２吸着塔３２を使った第２乾燥ステップが実施されるとともに第１吸着塔３１の吸着材を加熱再生する第１再生ステップが実施される。
ここで、第２乾燥ステップの時間経過とともに第２吸着塔３２の水分吸着能力は低下し、湿潤水素を通過させる吸着塔を第２吸着塔３２から第１吸着塔３１へと切り替える吸着塔切替ステップを再び実施する場合があることを想定すると第１再生ステップは第２乾燥ステップの期間内に終了させる。
そして、この第１再生ステップでは、第２吸着塔を通過した乾燥水素の一部を第１吸着塔３１に流通させることによって吸着材の再生をより迅速に行わせることができる。
しかしながらその場合には再生ガスが日射変動によって安定して得られないおそれがある。
本実施形態においては、除湿部３に再生用ガスタンク３３が備えられているためこのようなおそれを抑制し得る。
特に本実施形態において、水素ガス発生装置１００に再生用ガスタンク３３を備え、副生水素（高圧水素ボンベ、カードル）など外部からの水素を利用し、且つ、当該水素ガス発生装置１００がそれぞれの吸着塔３１，３２に再生用ガスタンク３３から水素ガスを供給しうるように構成されているために第２吸着塔３２を利用して乾燥水素を製造する流れとは切り離された形で第１吸着塔３１での再生操作を行わせることができる。
即ち、本実施形態における吸着塔の再生は、電解セル１１による水素ガスの製造が休止されている状況であっても電解セル１１によって水素ガスが製造されている状況であっても実施可能である。
そして、この第１再生ステップでは、第２吸着塔を通過した乾燥水素の一部を第１吸着塔３１に流通させることによって吸着材の再生をより迅速に行わせることができる。
しかしながらその場合には再生ガスが日射変動によって安定して得られないおそれがある。
本実施形態においては、除湿部３に再生用ガスタンク３３が備えられているためこのようなおそれを抑制し得る。
特に本実施形態において、水素ガス発生装置１００に再生用ガスタンク３３を備え、副生水素（高圧水素ボンベ、カードル）など外部からの水素を利用し、且つ、当該水素ガス発生装置１００がそれぞれの吸着塔３１，３２に再生用ガスタンク３３から水素ガスを供給しうるように構成されているために第２吸着塔３２を利用して乾燥水素を製造する流れとは切り離された形で第１吸着塔３１での再生操作を行わせることができる。
即ち、本実施形態における吸着塔の再生は、電解セル１１による水素ガスの製造が休止されている状況であっても電解セル１１によって水素ガスが製造されている状況であっても実施可能である。
なお、第１再生ステップが完了した後に、第１吸着ステップが再び実施される場合、当該第１吸着ステップに並行して第２吸着塔の吸着材を加熱再生する第２再生ステップを実施する。
このときも再生用ガスタンク３３の水素ガスを吸着塔のパージガスとして利用できる。
なお、吸着塔については２塔の吸着塔だけでなく１塔のみとして昼間に吸着を行い夜間に再生するようにしてもよい。
ここで、吸着材の加熱再生には、外部系統電力を用いてもよく、前記のように発電部２で生じた電力を用いてもよく、両者を併用しても良い。
このときも再生用ガスタンク３３の水素ガスを吸着塔のパージガスとして利用できる。
なお、吸着塔については２塔の吸着塔だけでなく１塔のみとして昼間に吸着を行い夜間に再生するようにしてもよい。
ここで、吸着材の加熱再生には、外部系統電力を用いてもよく、前記のように発電部２で生じた電力を用いてもよく、両者を併用しても良い。
吸着塔３１，３２の再生に関する具体的な態様を図４を参照しつつより詳しく説明する。
ここでは再生用ガスタンク３３として前記カードルが採用されている場合を例にして吸着塔３１，３２の再生方法を説明する。
なお、図４は、ガス分離タンク１５で分離された湿潤水素を第１吸着塔３１で乾燥させつつ再生用ガスタンク３３の水素ガスをレギュレータＲを通じて第２吸着塔３２に供給して該第２吸着塔３２の再生を実施する様子を例示したものである。
本実施形態においては、第２吸着塔３２の再生に利用した水素ガスをガス分離タンク１５に返送して、該水素ガスを第１吸着塔３１で乾燥させて製品ガスとして利用する。
カードルを構成する高圧水素ガスボンベは、前記のように１４ＭＰａ以上（例えば、１４ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下）の初期圧力で水素ガスが封入されている。
一方で、水素ガス発生装置で製造される水素は前記のように１ＭＰａ未満（例えば、０．５ＭＰａ以上１ＭＰａ未満）の圧力である。
そこで、本実施形態においては第２吸着塔３２からガス分離タンク１５に返送する水素ガスの圧力を電解セル１１からガス分離タンク１５に供給される水素ガスに比べて高圧とすることができ、これらの間に圧損分以上の圧力差を生じさせることができるため、ポンプなどの特別な装置を用いることなく前記の圧力差を利用して第２吸着塔３２からガス分離タンク１５に水素ガスを返送することができる。
ここでは再生用ガスタンク３３として前記カードルが採用されている場合を例にして吸着塔３１，３２の再生方法を説明する。
なお、図４は、ガス分離タンク１５で分離された湿潤水素を第１吸着塔３１で乾燥させつつ再生用ガスタンク３３の水素ガスをレギュレータＲを通じて第２吸着塔３２に供給して該第２吸着塔３２の再生を実施する様子を例示したものである。
本実施形態においては、第２吸着塔３２の再生に利用した水素ガスをガス分離タンク１５に返送して、該水素ガスを第１吸着塔３１で乾燥させて製品ガスとして利用する。
カードルを構成する高圧水素ガスボンベは、前記のように１４ＭＰａ以上（例えば、１４ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下）の初期圧力で水素ガスが封入されている。
一方で、水素ガス発生装置で製造される水素は前記のように１ＭＰａ未満（例えば、０．５ＭＰａ以上１ＭＰａ未満）の圧力である。
そこで、本実施形態においては第２吸着塔３２からガス分離タンク１５に返送する水素ガスの圧力を電解セル１１からガス分離タンク１５に供給される水素ガスに比べて高圧とすることができ、これらの間に圧損分以上の圧力差を生じさせることができるため、ポンプなどの特別な装置を用いることなく前記の圧力差を利用して第２吸着塔３２からガス分離タンク１５に水素ガスを返送することができる。
吸着塔の再生に用いた水素ガスが、放冷によって温度が下がらないままであるとガス分離タンク１５に供給される水素ガスに比べて高温になる。
そのため、吸着塔の再生に用いた水素ガスは、冷却装置ＣＡ（例えば、熱交換器など）を使って冷却した後にガス分離タンク１５に返送することが好ましい。
なお、熱交換器などで回収した熱を循環水や供給水の加温などに利用しても良い。
ガス分離タンク１５に返送する水素ガスを冷却することによって当該水素ガスに含まれている水蒸気（吸着塔から除去した水分）の一部を凝縮させることができる。
該凝縮によって生じた凝縮水は、前記冷却装置ＣＡから直接系外に排出することができ、また、ガス分離タンク１５に戻してもよい。
また、前記凝縮水はガス分離タンク１５を通じて系外に排出することができる。
このようにして効率良く製品ガスを製造する上において、吸着塔からガス分離タンク１５に返送する水素ガスは、電解セル１１からガス分離タンク１５に供給される水素ガスに比べて低温となるように冷却されることが好ましい。
そのため、吸着塔の再生に用いた水素ガスは、冷却装置ＣＡ（例えば、熱交換器など）を使って冷却した後にガス分離タンク１５に返送することが好ましい。
なお、熱交換器などで回収した熱を循環水や供給水の加温などに利用しても良い。
ガス分離タンク１５に返送する水素ガスを冷却することによって当該水素ガスに含まれている水蒸気（吸着塔から除去した水分）の一部を凝縮させることができる。
該凝縮によって生じた凝縮水は、前記冷却装置ＣＡから直接系外に排出することができ、また、ガス分離タンク１５に戻してもよい。
また、前記凝縮水はガス分離タンク１５を通じて系外に排出することができる。
このようにして効率良く製品ガスを製造する上において、吸着塔からガス分離タンク１５に返送する水素ガスは、電解セル１１からガス分離タンク１５に供給される水素ガスに比べて低温となるように冷却されることが好ましい。
上記のような吸着塔の再生は、電解セル１１の停止時にも実施可能である。
その場合も、再生に利用した水素ガスを再生中の吸着塔とは別の吸着塔を利用して製品ガスとし得る。
また、ガス分離タンク１５に供給する前に再生に利用した水素ガスを冷却した方が良い点については、電解セル１１の停止時に吸着塔の再生を実施する場合も同じである。
その場合も、再生に利用した水素ガスを再生中の吸着塔とは別の吸着塔を利用して製品ガスとし得る。
また、ガス分離タンク１５に供給する前に再生に利用した水素ガスを冷却した方が良い点については、電解セル１１の停止時に吸着塔の再生を実施する場合も同じである。
本実施形態では水素ガス製造方法を以上のように例示しているが、本発明の水素ガス製造方法は上記例示に限定されるものではない。
そして、以下に本発明の水素ガス製造方法に掛かる第２の実施形態について説明するが、本発明は以下のような実施形態にも限定されるものではない。
そして、以下に本発明の水素ガス製造方法に掛かる第２の実施形態について説明するが、本発明は以下のような実施形態にも限定されるものではない。
上記の第１実施形態においては、一日の運転のスタートが第２待機ステップとなっているが、この第２実施形態においては、深夜電力（外部系統電力）を使った電解運転ステップが実施される。
深夜電力の適用時間帯は、通常、２３時から翌朝７時までである。
そして、日本国内においては、通常、７時であればデイタイムを迎えており、太陽光を使っての発電が可能となっているため、当該第２実施形態においては、必ずしも一日の運転のスタートが第２待機ステップとはならない。
深夜電力の適用時間帯は、通常、２３時から翌朝７時までである。
そして、日本国内においては、通常、７時であればデイタイムを迎えており、太陽光を使っての発電が可能となっているため、当該第２実施形態においては、必ずしも一日の運転のスタートが第２待機ステップとはならない。
なお、先にも述べたように太陽光発電などから得られる電力は供給量が不安定である。
従って、太陽光発電を利用した水素ガス製造方法では、需要と供給とのバランスをとることが難しい。
例えば、製品ガスに対して多くの需要が見込まれるにも関わらず当日の天気予測からは多くの日射量が望めないような場合には、製品ガスの供給不足を招いてしまうおそれがある。
或いは、前日予想外の需要が生じてバッファータンク５１のガス貯蔵量が通常よりも低下しているにもかかわらず、通常以上の日射量が望めないような場合には、製品ガスの供給不足を招いてしまうおそれがある。
そこで、この第２実施形態においては、深夜電力の適用時間帯において前記電解運転ステップを開始して製品ガスの安定供給が図られる。
従って、太陽光発電を利用した水素ガス製造方法では、需要と供給とのバランスをとることが難しい。
例えば、製品ガスに対して多くの需要が見込まれるにも関わらず当日の天気予測からは多くの日射量が望めないような場合には、製品ガスの供給不足を招いてしまうおそれがある。
或いは、前日予想外の需要が生じてバッファータンク５１のガス貯蔵量が通常よりも低下しているにもかかわらず、通常以上の日射量が望めないような場合には、製品ガスの供給不足を招いてしまうおそれがある。
そこで、この第２実施形態においては、深夜電力の適用時間帯において前記電解運転ステップを開始して製品ガスの安定供給が図られる。
本実施形態では第１吸着塔３１や第２吸着塔３２を通過した後の水素ガスの露点をガスモニターＭ１で計測し、前記吸着塔切替ステップを当該露点の計測結果に基づいて実施することが好ましい。
なお、本発明の水素ガス製造方法は、常にこの第２実施形態のようにして実施することもでき、常に前記の第１実施形態のようにして実施することもでき、さらには、第１実施形態に例示の態様と第２実施形態に例示の態様とを日によって変更して実施することもできる。
また、第１吸着塔と第２吸着塔の切換は、タイマー制御で行うようにしてもよく、水素発生量に合わせて切り換えるようにしても良い。
また、吸着塔を２塔切換式ではなく１塔のみとしても良い。この場合、昼間に電解運転を行い水素中の水分を吸着させ、夜間に吸着塔の再生を行うようにすれば良い。
電解セルは、当該電解セルと同様に電力を消費するポンプ等に比べて低い電力量でも起動され水素を発生することができるので太陽光発電パネルで発生する電力を有効に活用することができる。
さらに、本発明の水素ガス製造方法が上記例示の態様に各種変更を加えて実施できることは、説明するまでもないことである。
即ち、水素ガス製造方法、水素ガス発生装置、及び、太陽光発電などに関して従来公知の技術事項は本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明に採用が可能である。
また、第１吸着塔と第２吸着塔の切換は、タイマー制御で行うようにしてもよく、水素発生量に合わせて切り換えるようにしても良い。
また、吸着塔を２塔切換式ではなく１塔のみとしても良い。この場合、昼間に電解運転を行い水素中の水分を吸着させ、夜間に吸着塔の再生を行うようにすれば良い。
電解セルは、当該電解セルと同様に電力を消費するポンプ等に比べて低い電力量でも起動され水素を発生することができるので太陽光発電パネルで発生する電力を有効に活用することができる。
さらに、本発明の水素ガス製造方法が上記例示の態様に各種変更を加えて実施できることは、説明するまでもないことである。
即ち、水素ガス製造方法、水素ガス発生装置、及び、太陽光発電などに関して従来公知の技術事項は本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明に採用が可能である。
１：電解部、１１：電解セル、２：発電部、２１：太陽光発電パネル、２２：照度計、３：除湿部、３１，３２：吸着塔、１００：水素ガス発生装置
Claims (4)
- 水素ガス発生装置を備えた水素ガス製造設備であって、
前記水素ガス発生装置は、
太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有し、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造すべく構成されており、
前記発電部には、前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が備えられ、
前記電解部には、前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが備えられており、
前記水素ガス発生装置には、前記照度計で測定される照度によって前記電解部の運転状態を制御する制御部が備えられ、
前記制御部は、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）についての基準照度値（ＬＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）と、
前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）とが設定され、
該制御部によって前記電解部が下記（１）〜（３）のモードに制御され、
（１）ポンプ及びセンサーを作動させた状態で電解セルによって水の電気分解が行われる通常運転モード
（２）電解セルとポンプとが停止した状態でセンサーが作動している第１待機モード
（３）電解セル、ポンプ、及び、センサーの作動が停止している第２待機モード
前記制御部は、前記電解部のモードの切り替えを、前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定する水素ガス製造設備。 - 前記水素ガス発生装置以外の装置がさらに備えられ、
該装置の運転には、前記太陽光発電パネルで発電した電力が利用可能で、
該装置への前記電力の供給が前記制御部によって制御される請求項１記載の水素ガス製造設備。 - 太陽光発電パネルを備えた発電部と、
水を電気分解して水素ガスを発生させる電解セルを備えた電解部と、を有する水素ガス発生装置を用い、
前記太陽光発電パネルで発電した電力を前記電解セルに供給して前記水素ガスを製造する水素ガス製造方法であって、
前記太陽光発電パネルへの光照射を計測する照度計が前記発電部に備えられ、
前記電解セルに水を供給するためのポンプと、前記ポンプよりも消費電力の小さなセンサーとが前記電解部に備えられている前記水素ガス発生装置を用い、
前記照度計で測定される照度（Ｌ）について予め基準照度値（ＬＳ）を設定し、
前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値以上となっている合格期間（ｔＧ）についての基準時間（ｔＧＳ）と、前記照度計で測定される照度が連続して前記基準照度値未満となっている不合格期間（ｔＮＧ）についての基準時間（ｔＮＧＳ）とを設定し、
且つ、前記太陽光発電パネルで発電した電力での水素ガスの製造を終了する予定時刻（ＨＥ）を設定し、
前記ポンプ及び前記センサーを作動させた状態で前記電解セルによって水の電気分解が行われる電解運転ステップと、
前記電解セルと前記ポンプとが停止した状態で前記センサーが作動している第１待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第１待機ステップと、
前記電解セル、前記ポンプ、及び、前記センサーの作動が停止している第２待機モードで前記水素ガス発生装置が運転される第２待機ステップと、を実施し、
前記電解運転ステップ中には、当該電解運転ステップを継続するか、第１待機ステップへと移行するかを決定する第１の判定が行われ、
前記第１待機ステップ中には、当該第１待機ステップを継続するか、電解運転ステップへと移行するか、第２待機ステップへと移行するかを決定する第２の判定が行われ、
前記第１の判定及び前記第２の判定では各ステップの前記継続と、他のステップへの前記移行が前記合格期間（ｔＧ）と前記基準時間（ｔＧＳ）との対比結果、前記不合格期間（ｔＮＧ）と前記基準時間（ｔＮＧＳ）との対比結果、及び、前記予定時刻（ＨＥ）と現在時刻（ＨＮ）との対比結果に基づいて決定される水素ガス製造方法。 - 前記水素ガス発生装置は、外部系統電力を前記電解セルに供給可能で、且つ、該外部系統電力で前記電気分解が実施可能であり、
深夜電力の適用時間帯において前記外部系統電力を利用して前記電解運転ステップを開始する請求項３記載の水素ガス製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2017072448A JP2018172748A (ja) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 水素ガス製造設備、及び、水素ガス製造方法 |
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| JP2017072448A JP2018172748A (ja) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 水素ガス製造設備、及び、水素ガス製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115976572A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-04-18 | 北京科技大学 | 电解槽气体纯度控制方法、系统、装置及存储介质 |
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| JP2009169800A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Meidensha Corp | 太陽光発電システムの制御装置 |
| JP2013209735A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Equos Research Co Ltd | 太陽光利用システム |
| JP2016538420A (ja) * | 2013-10-25 | 2016-12-08 | エレクトリシテ・ドゥ・フランス | 高温電解槽の制御 |
-
2017
- 2017-03-31 JP JP2017072448A patent/JP2018172748A/ja active Pending
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