JP2020007187A - System and method for producing hydrogen gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水素ガスの生成に関する。 The present invention relates to the generation of hydrogen gas.
燃料電池の発電のために用いられる燃料として、或いは、工業用原料として、水素の需要が高まっている。水素製造プラント等で製造された水素ガスは、水素製造プラントまたは水素ガスステーションにて圧縮された後に容器に貯蔵され、ディスペンサを介して燃料電池車両等の燃料消費装置に供給されることがある。特許文献1には、ガス製造装置にて製造された水素ガスが圧縮機において圧縮されて蓄圧器に一時的に貯留され、その後、ディスペンサを介して車両に充填される構成が開示されている。 There is an increasing demand for hydrogen as a fuel used for fuel cell power generation or as an industrial raw material. Hydrogen gas produced in a hydrogen production plant or the like may be compressed in a hydrogen production plant or a hydrogen gas station, stored in a container, and supplied to a fuel consuming device such as a fuel cell vehicle via a dispenser. Patent Document 1 discloses a configuration in which hydrogen gas produced by a gas production device is compressed by a compressor, temporarily stored in a pressure accumulator, and then charged into a vehicle via a dispenser.
特許文献1のように、一般に水素ガスを貯蔵する際には、多量のガスを貯蔵するために例えば70MPa(メガパスカル)という高圧ガスになるまで水素ガスが圧縮される。このため、圧縮機が必要となり、水素ガス供給の圧縮コストが大きいという問題がある。そこで、水素ガスの圧縮に要するコストを抑えることを可能な水素ガスの生成技術が望まれている。 As in Patent Literature 1, when hydrogen gas is generally stored, the hydrogen gas is compressed to a high pressure gas of, for example, 70 MPa (megapascal) in order to store a large amount of gas. For this reason, a compressor is required, and there is a problem that the compression cost of hydrogen gas supply is large. Therefore, a hydrogen gas generation technique capable of suppressing the cost required for hydrogen gas compression is desired.
本発明は、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention can be realized as the following modes.
(1)本発明の一形態によれば、水素ガス生成システムが提供される。この水素ガス生成システムは、水中の予め定められた水深に配置され、電源に接続された水の電気分解用の一対の電極と;前記水深に配置され、周囲の水が流入可能な連通孔を有するガス貯蔵室であって、電気分解により前記一対の電極のうちの陰極において発生する水素ガスを貯蔵するガス貯蔵室と;前記水深よりも上方に配置された水素回収装置と;前記ガス貯蔵室内の水素ガスを前記水素回収装置に導く管と;を備える。 (1) According to one aspect of the present invention, a hydrogen gas generation system is provided. This hydrogen gas generation system is provided with a pair of electrodes for water electrolysis arranged at a predetermined water depth in water and connected to a power source; and a communication hole arranged at the water depth and through which surrounding water can flow. A gas storage chamber for storing hydrogen gas generated at a cathode of the pair of electrodes by electrolysis; a hydrogen recovery device disposed above the water depth; and a gas storage chamber. And a pipe for guiding the hydrogen gas to the hydrogen recovery device.
この形態の水素ガス生成システムによれば、水中において予め定められた水深に配置された一対の電極による水の電気分解によって水素ガスを発生させるので、かかる水深の水圧に相当する圧力の水素ガスを生成できる。したがって、かかる水深よりも上方において水素ガスを生成する構成に比べて、高圧の水素ガスを圧縮機などの設備を用いずに生成でき、水素ガスの圧縮に要するコストを抑えて水素ガスを生成できる。加えて、生成された水素ガスを周囲の水が流入するガス貯蔵室に貯蔵するので、水素ガスを、かかる水深の水圧に相当する圧力の水素ガスのまま貯蔵することができる。このため、水素ガスの圧力に耐え得るほどの大掛かりな設備を要せず、水素ガスの貯蔵コストを抑えることができる。したがって、水素ガスの貯蔵のために高圧に耐えうる貯蔵設備を要しないので、水素ガスの貯蔵に要するコストを抑えることができる。 According to the hydrogen gas generation system of this embodiment, hydrogen gas is generated by electrolysis of water by a pair of electrodes arranged at a predetermined depth in water, so that hydrogen gas having a pressure corresponding to the water pressure at such a depth is generated. Can be generated. Therefore, compared to a configuration in which hydrogen gas is generated above the water depth, high-pressure hydrogen gas can be generated without using equipment such as a compressor, and hydrogen gas can be generated while suppressing the cost required for hydrogen gas compression. . In addition, since the generated hydrogen gas is stored in the gas storage chamber into which the surrounding water flows, the hydrogen gas can be stored as it is at a pressure corresponding to the water pressure at the depth. Therefore, a large-scale facility that can withstand the pressure of the hydrogen gas is not required, and the storage cost of the hydrogen gas can be suppressed. Therefore, since storage equipment capable of withstanding high pressure is not required for storing hydrogen gas, the cost required for storing hydrogen gas can be suppressed.
(2)上記形態の水素ガス生成システムにおいて、前記電源は、前記水深よりも上方に位置し;前記電源と前記一対の電極とを電気的に接続する配線を、さらに備え;前記配線は、前記管に沿って配置され、少なくとも一部が前記管に固定されていてもよい。この形態の水素ガス生成システムによれば、電源と一対の電極とを電気的に接続する配線は、ガス貯蔵室内と水素回収装置とを連通する管に沿って配置され、少なくとも一部が前記管に固定されているので、配線が水中において何ら支持なく設置されている構成に比べて、配線の変位を抑制し、かかる変位に起因する配線の損傷を抑制できる。 (2) In the hydrogen gas generation system according to the above aspect, the power supply is located above the water depth; and further includes a wiring for electrically connecting the power supply and the pair of electrodes; It may be arranged along a tube and at least partly fixed to said tube. According to the hydrogen gas generation system of this aspect, the wiring that electrically connects the power supply and the pair of electrodes is arranged along a pipe that communicates the gas storage chamber with the hydrogen recovery device, and at least a part of the pipe is connected to the pipe. Therefore, compared to a configuration in which the wiring is installed without any support in water, the displacement of the wiring can be suppressed, and the damage to the wiring due to the displacement can be suppressed.
(3)上記形態の水素ガス生成システムにおいて、前記ガス貯蔵室は、前記ガス貯蔵室の外郭を形成する外壁部と、前記外壁部のうちの上方壁面から前記ガス貯蔵室内に突出する隔壁部であって、前記ガス貯蔵室内の上方の空間を水素貯蔵部と酸素貯蔵部とに区画する隔壁部と、を有し;前記一対の電極のうちの前記陰極は、前記水素貯蔵部の下方に配置され;前記一対の電極のうちの陽極は、前記酸素貯蔵部の下方に配置され;前記管は、前記水素貯蔵部と連通してもよい。この形態の水素ガス生成システムによれば、ガス貯蔵室は、ガス貯蔵室内の上方の空間を水素貯蔵部と酸素貯蔵部とに区画され、また、陰極は水素貯蔵部の下方に配置され、陽極は酸素貯蔵部の下方に配置され、管は水素貯蔵部と連通するので、水の電気分解により陽極から発生する酸素ガスを、管を介して水素回収装置に導くことを抑制でき、高濃度の水素ガスを水素回収装置に導くことができる。 (3) In the hydrogen gas generation system according to the above aspect, the gas storage chamber includes an outer wall that forms an outline of the gas storage chamber, and a partition that projects into the gas storage chamber from an upper wall surface of the outer wall. A partition that partitions an upper space in the gas storage chamber into a hydrogen storage unit and an oxygen storage unit; and the cathode of the pair of electrodes is disposed below the hydrogen storage unit. An anode of the pair of electrodes may be disposed below the oxygen storage unit; the tube may be in communication with the hydrogen storage unit. According to the hydrogen gas generation system of this aspect, the gas storage chamber is divided into a hydrogen storage unit and an oxygen storage unit in the space above the gas storage room, and the cathode is disposed below the hydrogen storage unit, and the anode is Is disposed below the oxygen storage unit, and the tube communicates with the hydrogen storage unit.Therefore, it is possible to suppress the oxygen gas generated from the anode due to the electrolysis of water from being led to the hydrogen recovery unit through the tube, and the high concentration Hydrogen gas can be led to a hydrogen recovery device.
本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、水素ガス貯蔵システム、水素ガス生成方法、水素ガス圧縮方法、水素ガス貯蔵方法等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a hydrogen gas storage system, a hydrogen gas generation method, a hydrogen gas compression method, a hydrogen gas storage method, or the like.
A.実施形態:
A1.システム構成:
図1は、本発明の一実施形態としての水素ガス生成システム100の概略構成を示す説明図である。水素ガス生成システム100は、海中において水の電気分解を行うことにより、水圧相当の圧力の水素ガスを生成して貯蔵する。水素ガス生成システム100は、一対の電極10と、ガス貯蔵室20と、水素回収装置30と、管40と、配線50とを備える。
A. Embodiment:
A1. System configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hydrogen
一対の電極10は、陰極11と陽極12とを備える。一対の電極10は、水の電気分解に用いられる。一対の電極10は、所定の水深D1の海底B1の近傍に配置され、周囲の水に曝されている。本実施形態において水深D1は、およそ7000m(メートル)である。一対の電極10は、ガス貯蔵室20内に配置されている。一対の電極10には、配線50を介して、後述の電源装置510から直流電力が供給される。これにより、陰極11では、下記式(1)に示す化学反応が起こり、水素ガスが発生する。また、陽極12では、下記式(2)に示す化学反応が起こり、酸素ガスが発生する。
2H2O+2e−→H2+2OH−・・・(1)
2OH−→1/2O2+H2O+2e−・・・(2)
The pair of
2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − (1)
2OH − → 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e − (2)
ガス貯蔵室20は、海底B1に固定して設置されている。ガス貯蔵室20は、一対の電極10のうちの陰極11に電流が流れることにより陰極11において発生する水素ガス、換言すると、水の電気分解により陰極11に発生する水素ガスを貯蔵する。ガス貯蔵室20は、外壁部21と、隔壁部22とを有する。外壁部21および隔壁部22は、いずれも耐食性に優れた樹脂、例えば、ポリエチレン(PE)により形成されている。後述するように、ガス貯蔵室20の内部と外部とは連通しており、ガス貯蔵室20の内圧と外圧の差圧は小さい。このため、ガス貯蔵室20の材料として水深D1の水圧に耐え得るほどの耐久性は求められない。
The
外壁部21は、ガス貯蔵室20の外殻を形成する。本実施形態において、外壁部21は、略円筒状の下方部211と、下方部211の上方に連なる上方部212とを有する。上方部212は、中空の円錐状の外観形状を有する。下方部211における海底B1の近傍には、周方向に互いに所定の距離だけ離れた並んだ複数の連通孔26が形成されている。かかる連通孔26は、下方部211の厚さ方向を貫く貫通孔として形成されている。このため、かかる連通孔26を介してガス貯蔵室20内には周囲の海水が流入する。換言すると、ガス貯蔵室20の内部と外部とは連通している。
The outer wall 21 forms an outer shell of the
隔壁部22は、上方部212の上方壁面29からガス貯蔵室20内に向けて鉛直下方に突出する板状部材により形成されている。隔壁部22は、ガス貯蔵室20内における上方を、一対の気体貯蔵部23に区画する。一対の気体貯蔵部23は、水素貯蔵部24と、酸素貯蔵部25とを備える。水素貯蔵部24は、陰極11に対応する貯蔵室である。具体的には、水素貯蔵部24は、陰極11の上方に位置し、陰極11において生成される水素ガスを貯蔵する。酸素貯蔵部25は、陽極12に対応する貯蔵室である。具体的には、酸素貯蔵部25は、陽極12の上方に位置し、陽極12において生成される酸素ガスを貯蔵する。
The
上述のように、ガス貯蔵室20内は周りの水と連通しているため、ガス貯蔵室20内において上記式(1)の化学反応により生じる水素ガスは、水深D1の水圧相当の圧力であるおよそ70.9MPa(メガパスカル)の水素ガスである。したがって、水素貯蔵部24には、およそ70.9MPa(メガパスカル)の水素ガスが貯蔵される。
As described above, since the inside of the
なお、ガス貯蔵室20の外壁部21には、一対の電極10をそれぞれ各貯蔵部24、25に対応する位置に固定するための図示しない支持部が形成されている。なお、かかる支持部を、外壁部21とは独立した部材として構成して海底B1に配置してもよい。
Note that a support (not shown) for fixing the pair of
外壁部21の上方部212のうち、酸素貯蔵部25に対応する領域には、排気口27が形成されている。排気口27は、上方部212の厚さ方向を貫く貫通孔として形成されている。したがって、酸素貯蔵部25は、連通孔26および排気口27を介して周囲の水が流入可能に構成されている。排気口27は、上記式(2)の化学反応により陽極12において発生してガス貯蔵室20に溜まった酸素ガスを、ガス貯蔵室20の外部へと排出する。
An
水素回収装置30は、船500に搭載されており、管40を介して送られる水素ガスを回収する。水素回収装置30は、遮断弁31と、水素処理部32とを備える。遮断弁31は、電磁弁であり、図示しない制御装置からの制御信号に基づき、管40の開閉を行う。水素処理部32は、管40を介してガス貯蔵室20から送られてきた水素ガスを処理する。かかる処理としては、例えば、水素ガスの検査処理や、図示しない水素ガスタンクに水素ガスを充填する処理などが該当する。
The
管40は、ガス貯蔵室20内と水素回収装置30とを連通し、ガス貯蔵室20内の水素ガスを水素回収装置30に導く。管40の大部分は海中において鉛直方向に沿って配置されている。管40の一端は図示しない固定金具によりガス貯蔵室20に固定され、他端は遮断弁31に接続されている。管40の内部は、水素貯蔵部24と連通している。管40は、内圧と外圧の差圧に耐え得るように設計されている。具体的には、管40の内圧は、ガス貯蔵室20内の水素ガスの圧力と一致し、およそ70.9MPaである。これに対して、管40の外圧は、水面上が最も小さくおよそ0.1MPaであり、ガス貯蔵室20の設置部分において最も大きくおよそ70.9MPaである。したがって、管40は、最大差圧である70.9MPaと0.1MPaとの差圧(70.8MPa)に耐え得るように設計されている。本実施形態において、管40は、ニッケルおよびチタンを含む合金により形成されている。管40は、例えば、複数の部分管を継ぎ合わせて形成してもよい。
The
配線50は、電源装置510と一対の電極10とを電気的に接続する。配線50は、管40に沿って配置され、複数の位置において締結具45により管40に固定されている。このような構成により、潮流や波による変位に起因する配線50の損傷を抑制できる。配線50は、耐食性に優れた素材、例えばポリエチレンの被覆層で覆われている。電源装置510は、船500に搭載された直流電源である。
The
船500が図1に示す位置におらず、水素ガス生成システム100による水素ガスの生成が行われない状況(以下、「水素ガス非生成状況」と呼ぶ)では、配線50における一対の電極10と接続された側とは反対側の端部は、電源装置510に接続されていない。また、水素ガス非生成状況では、管40におけるガス貯蔵室20と接続された側とは反対側の端部は、遮断弁31に接続されていない。配線50における電源装置510と接続されるべき端部と、管40における遮断弁31に接続されるべき端部とは、水素ガス非生成状況において、互いに締結具45で固定されると共に、海面に浮かぶブイに固定されている。
In a situation where the
A2.水素ガス生成処理:
図2は、水素ガス生成処理の手順を示す工程表である。この水素ガス生成処理は、およそ70.9MPaの高圧水素ガスを生成するために実行される。
A2. Hydrogen gas generation processing:
FIG. 2 is a process chart showing the procedure of the hydrogen gas generation process. This hydrogen gas generation processing is performed to generate high-pressure hydrogen gas of approximately 70.9 MPa.
電源に接続された一対の電極10を所定の水深D1において周囲の水に曝して配置する(工程P105)。この工程P105は、複数の工程を含む。具体的には、海底B1にガス貯蔵室20と一対の電極10とを配置する工程と、管40をガス貯蔵室20に接続する工程と、管40に沿って配線50を配置すると共に、複数の締結具45により配線50を管40に固定する工程と、管40の海上側の端部と配線50の海上側端部とを、図示しないブイに取り付ける工程と、電源装置510および水素回収装置30を積載した船500を、ガス貯蔵室20の上方の位置に配置する工程と、ブイに取り付けられた配線50の端部を電源装置510に接続する工程と、ブイに取り付けられた管40の端部を遮断弁31に接続する工程と、を含む。なお、これらの工程のうちの多くの工程は、例えば、作業アームを有する潜水艇を利用して行なってもよい。
The pair of
一対の電極10に電流を流すことにより、陰極11から水素ガスを発生させる(工程P110)。工程P110により発生した水素ガスをガス貯蔵室20、より詳細には、水素貯蔵部24に貯蔵する(工程P115)。ガス貯蔵室20内に貯蔵された水素ガスを、管40を用いて水素回収装置30に導く(工程P120)。このようにして、水深D1に配置された一対の電極10のうちの陰極11において発生したおよそ70.9MPaの水素ガスは、ガス貯蔵室20において貯蔵され、また、管40を介して水素処理部32へと導かれる。
By passing a current through the pair of
以上説明した実施形態の水素ガス生成システム100によれば、海中において予め定められた水深D1に配置された一対の電極10による水の電気分解によって水素ガスを生成するので、かかる水深D1の水圧、すなわち、およそ70.9MPaの圧力の水素ガスを発生させることができる。したがって、かかる水深D1よりも上方において水素ガスを生成する構成に比べて高圧の水素ガスを、圧縮機などの設備を用いずに生成でき、水素ガスの圧縮に要するコストを抑えて水素ガスを生成できる。加えて、生成された水素ガスを周囲の水が流入するガス貯蔵室20に貯蔵するので、水素ガスを、かかる水深の水圧に相当する圧力の水素ガスのまま貯蔵することができる。このため、水素ガスの圧力に耐え得るほどの大掛かりな設備を要せず、水素ガスの貯蔵コストを抑えることができる。したがって、水素ガスの貯蔵のために高圧に耐えうる貯蔵設備を要しないので、水素ガスの貯蔵に要するコストを抑えることができる。
According to the hydrogen
また、電源装置510と一対の電極10とを電気的に接続する配線50は、ガス貯蔵室20内と水素回収装置30とを連通する管40に沿って配置され、複数個所において管40に固定されているので、配線50が海中において何ら支持なく設置されている構成に比べて、潮流や波による変位を抑制して配線50の損傷を抑制できる。
The
また、ガス貯蔵室20は、ガス貯蔵室20内の上方の空間を水素貯蔵部24と酸素貯蔵部25とに区画され、また、陰極11は水素貯蔵部24の下方に配置され、陽極12は酸素貯蔵部25の下方に配置され、管40は水素貯蔵部24と連通するので、水の電気分解により陽極12から発生する酸素ガスを、管40を介して水素回収装置30に導くことを抑制でき、高濃度の水素ガスを水素回収装置30に導くことができる。
Further, the
B.他の実施形態:
B1.他の実施形態1:
上記実施形態では、電源装置510は、船500に積載されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、海底油田から原油を掘削するためのリグやプラットフォームや、水素ガス製造のための専用のリグやプラットフォームに積載されてもよい。また、例えば、電源装置510は、陸上に配置されていてもよい。かかる構成においては、電源装置510と一対の電極10とを接続する配線を、陸上に近い位置まで海底B1に沿って配置し、電源装置510の配置位置近傍において、鉛直に配置して電源装置510と接続させてもよい。また、例えば、電源装置510を海中に配置してもよい。かかる構成においては、電源装置510を二次電池などにより構成し、充電後の電源装置510を海底B1に配置しておいてもよい。かかる構成においては、電源装置510を、スクリューや舵を備えた潜水艇として構成し、蓄電量が所定の閾値以下になった場合には、かかる電源装置510を海上まで浮上させるようにしてもよい。そして、充電後の電源装置510をガス貯蔵室20の近傍まで沈降させてもよい。
B. Other embodiments:
B1. Other Embodiment 1:
In the above embodiment, the
B2.他の実施形態2:
上記実施形態において、隔壁部22を省略してもよい。かかる構成においては、排気口27を省略してもよい。かかる構成においては、ガス貯蔵室20内に、水素ガスと酸素ガスの両方のガスが貯蔵されることとなる。しかし、水素ガスは、酸素ガスよりも比重が軽いため、ガス貯蔵室20の内部においてより上方に貯蔵される。また、管40は、ガス貯蔵室20における上方部212と接続されている。このため、かかる構成においても、ガス貯蔵室20に貯蔵された水素ガスを酸素ガスに比べて優先して、管40を介して水素回収装置30に導くことができる。
B2. Other Embodiment 2:
In the above embodiment, the
B3.他の実施形態3:
上記実施形態では、水の電気分解により水素ガスを生成していたが、他の方法により水素ガスを生成してもよい。例えば、水深D1の水圧で開放される排気口を備えた断熱容器に液体水素を充填して、かかる断熱容器を船500からガス貯蔵室20に向かって投下して沈降させてもよい。また、かかる構成においては、断熱容器がガス貯蔵室20内に向かうようにガイドする部材を予め用意してもよい。かかる構成では、沈降する断熱容器の排気口は、海底B1に達すると開く。このとき、断熱容器内に充填されていた液体水素が急激に気化して水素ガスが発生して断熱容器の外部へと排出される。断熱容器がガス貯蔵室20内にガイドされる構成においては、断熱容器から排出された水素ガスはガス貯蔵室20内に貯留されることとなる。なお、断熱容器としては、例えば、およそ70.9MPaの圧力(差圧)に耐え得る材料により形成された二重構造の容器を用いてもよい。また、かかる容器の外観形状を、略球状の外観形状としてもよい。かかる構成によれば、断熱容器を、より高圧に耐え得るようにできる。また、水深D1の水圧で開放される排気口としては、例えば、弁体と、かかる弁体を断熱容器の内側から外側に向けて付勢するバネ部材とを有する弁装置を備えた排気口として構成してもよい。かかる構成においては、バネ部材の付勢力を水深D1における水圧よりも小さく設定しておくことにより、水深D1の水圧で排気口を開放することができる。
B3. Other Embodiment 3:
In the above embodiment, the hydrogen gas is generated by the electrolysis of water, but the hydrogen gas may be generated by another method. For example, liquid hydrogen may be filled in an insulated container provided with an exhaust port that is opened at a water pressure of a water depth D1, and the insulated container may be dropped from the
B4.他の実施形態4:
上記実施形態においてガス貯蔵室20は、海底B1に固定的に設置されていたが、これに代えて、ガス貯蔵室20を移動式の部屋としてもよい。具体的には、通常時はガス貯蔵室20を船500に積載しておき、水素ガス生成処理の工程P105において、ガス貯蔵室20を船500から海中に投下して、海底B1近傍まで沈降させてもよい。このとき、管40をガイド部材として利用してガス貯蔵室20を沈降させてもよい。例えば、上方部212に排気口27とは別に貫通孔を予め形成しておき、かかる貫通孔に管40を挿入して、その状態のまま管40によってガイドされながらガス貯蔵室20を沈降させてもよい。この構成においては、ガス貯蔵室20が最も沈降した状態において、貫通孔から管40が外れないように、管40の端部を大きなフランジ状に形成しておいてもよい。また、かかる構成においては、一対の電極10を予めガス貯蔵室20に固定しておき、ガス貯蔵室20と一緒に沈降させてもよい。
B4. Other Embodiment 4:
In the above embodiment, the
B5.他の実施形態5:
各実施形態において、ガス貯蔵室20は、水深7000mの海底に配置されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、水深10mから8000mまでの範囲における任意の水深に配置されてもよい。より好ましくは、水深100mから7000mまでの範囲における任意の水深に配置されてもよい。この構成においては、かかる水深の位置が海底でなくてもよい。さらに、海に限らず、湖や沼など、任意の水環境に配置されてもよい。
B5. Other Embodiment 5:
In each embodiment, the
B6.他の実施形態6:
上記実施形態における水素ガス生成システム100の構成は、あくまでも一例であり、様々に変更可能である。例えば、隔壁部22を省略しないまま排気口27のみを省略してもよい。また、水素回収装置30は、船500に積載されていたが、これに代えて、陸上または海中に配置されていてもよい。水素回収装置30が海中に配置される構成においては、一対の電極10が配置された水深よりも上方に配置することにより、かかる水深において水素ガスを発生させる構成に比べて、より圧力の高い水素ガスを回収できる。また、上記実施形態において外壁部21および隔壁部22は、ポリエチレンにより形成されていたが、ポリエチレンに代えて、他の任意の種類の樹脂、金属、およびセラミックス等の任意の材料により形成されてもよい。また、水素回収装置30が圧縮機を備える構成としてもよい。かかる構成においては、例えば、ガス貯蔵室20が水深7000mよりも浅い水深の位置に配置されている場合に、70.9MPaよりも低い圧力の水素ガスを、圧縮機を用いてさらに70.9MPaまで圧縮することができる。このような構成においても、かかる水深の圧力よりも低い圧力の水素ガスを70.9MPaまで圧縮する構成に比べて、例えば、多段に圧縮する複数の圧縮機のうちの一部を省略できる、或いは、圧縮に要する電力を抑えることができる、といった効果を奏する。また、上記実施形態において、工程P120を省略してもよい。すなわち、水素ガス生成処理から回収工程を省略し、別処理として回収処理を実行してもよい。また、上記実施形態において、水素回収装置30は、ガス貯蔵室20内の水素ガスを、管40を介して水素処理部32に積極的に送るためのポンプを備えてもよい。また、上記実施形態において、海水中の配線50の全体が管40に固定されていてもよい。
B6. Other Embodiment 6:
The configuration of the hydrogen
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the invention. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary of the invention may be used to solve some or all of the above-described problems, or to provide one of the above-described effects. In order to achieve a part or all, replacement or combination can be appropriately performed. If the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
10…一対の電極、11…陰極、12…陽極、20…ガス貯蔵室、21…外壁部、22…隔壁部、23…一対の気体貯蔵部、24…水素貯蔵部、25…酸素貯蔵部、26…開口、27…排気口、29…上方壁面、30…水素回収装置、31…遮断弁、32…水素処理部、40…管、45…締結具、50…配線、100…水素ガス生成システム、211…下方部、212…上方部、500…船、510…電源装置、B1…海底、D1…水深
DESCRIPTION OF
Claims (4)
水中の予め定められた水深に配置され、電源に接続された水の電気分解用の一対の電極と、
前記水深に配置され、周囲の水が流入可能な連通孔を有するガス貯蔵室であって、電気分解により前記一対の電極のうちの陰極において発生する水素ガスを貯蔵するガス貯蔵室と、
前記水深よりも上方に配置された水素回収装置と、
前記ガス貯蔵室内の水素ガスを前記水素回収装置に導く管と、
を備える、水素ガス生成システム。 A hydrogen gas generation system,
A pair of electrodes for water electrolysis arranged at a predetermined depth in the water and connected to a power source,
A gas storage chamber that is disposed at the water depth and has a communication hole through which surrounding water can flow, and a gas storage chamber that stores hydrogen gas generated at a cathode of the pair of electrodes by electrolysis,
A hydrogen recovery device disposed above the water depth,
A pipe for guiding hydrogen gas in the gas storage chamber to the hydrogen recovery device,
A hydrogen gas generation system comprising:
前記電源は、前記水深よりも上方に位置し、
前記電源と前記一対の電極とを電気的に接続する配線を、さらに備え、
前記配線は、前記管に沿って配置され、少なくとも一部が前記管に固定されている、水素ガス生成システム。 The hydrogen gas generation system according to claim 1,
The power source is located above the water depth,
A wiring for electrically connecting the power supply and the pair of electrodes;
The hydrogen gas generation system, wherein the wiring is arranged along the pipe, and at least a part of the wiring is fixed to the pipe.
前記ガス貯蔵室は、前記ガス貯蔵室の外郭を形成する外壁部と、前記外壁部のうちの上方壁面から前記ガス貯蔵室内に突出する隔壁部であって、前記ガス貯蔵室内の上方の空間を水素貯蔵部と酸素貯蔵部とに区画する隔壁部と、を有し、
前記一対の電極のうちの前記陰極は、前記水素貯蔵部の下方に配置され、
前記一対の電極のうちの陽極は、前記酸素貯蔵部の下方に配置され、
前記管は、前記水素貯蔵部と連通する、水素ガス生成システム。 In the hydrogen gas generation system according to claim 1 or 2,
The gas storage chamber is an outer wall that forms an outer shell of the gas storage chamber, and a partition that protrudes into the gas storage chamber from an upper wall surface of the outer wall, and defines a space above the gas storage chamber. Having a partition portion partitioned into a hydrogen storage portion and an oxygen storage portion,
The cathode of the pair of electrodes is disposed below the hydrogen storage unit,
An anode of the pair of electrodes is disposed below the oxygen storage unit,
The hydrogen gas generation system, wherein the pipe communicates with the hydrogen storage unit.
電源に接続された水の電気分解用の一対の電極を、水中における予め定められた水深において周囲の水に曝して配置する工程と、
前記一対の電極に電流を流すことにより、前記一対の電極のうちの陰極から水素ガスを発生させる工程と、
前記発生した水素ガスを、前記水深に配置され、周囲の水と連通するガス貯蔵室に貯蔵する工程と、
前記水深よりも上方に配置された水素回収装置と前記ガス貯蔵室とを連通する管を介して、前記ガス貯蔵室内に貯蔵された水素ガスを、前記水素回収装置に導く工程と、
を備える、水素ガスの生成方法。 A method for producing hydrogen gas,
A step of arranging a pair of electrodes for electrolysis of water connected to a power source by exposing the surrounding water to a predetermined depth in water,
By passing a current to the pair of electrodes, a step of generating hydrogen gas from the cathode of the pair of electrodes,
Storing the generated hydrogen gas in a gas storage chamber disposed at the water depth and communicating with surrounding water;
Via a pipe that communicates the hydrogen storage device and the gas storage chamber disposed above the water depth, a step of guiding the hydrogen gas stored in the gas storage room to the hydrogen recovery device,
A method for generating hydrogen gas, comprising:
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