JP2021181073A

JP2021181073A - Dehumidification system for water electrolysis, methane manufacturing system, and method for controlling dehumidification system for water electrolysis

Info

Publication number: JP2021181073A
Application number: JP2020088152A
Authority: JP
Inventors: 元村田; Hajime Murata; 純太郎関; Juntaro Seki; 智之香山; Tomoyuki Kayama
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: JP7476663B2

Abstract

To provide other technique for reducing electric power supplied to a dehumidifier for dehumidifying hydrogen gas generated by water electrolysis, and to provide other technique for reducing exhaust hydrogen due to dehumidification.SOLUTION: A dehumidification system for water electrolysis comprises a dehumidification part, an electric power control part, a first tank, and an accumulation control part. The dehumidification part is connected to a water electrolysis tank, dehumidifies first hydrogen gas supplied to the dehumidification system for water electrolysis from the water electrolysis tank, and comprises a cooling part for cooling an electronic cooling element, and a gas-liquid separation part that is connected to downstream of the cooling part. The electric power control part controls electric power supply from an electric power source to the dehumidification part, and at least when electric power is not supplied to the water electrolysis tank, does not perform electric power supply to the cooling part. The first tank can accumulate second hydrogen gas separated by a gas-liquid separator. The accumulation control part flows the second gas into the first tank when a moisture content of the second hydrogen gas is a prescribed threshold or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水電解用除湿システムに関する。 The present invention relates to a dehumidifying system for water electrolysis.

従来、水の電気分解（以下、「水電解」ともいう）によって水素と酸素を生成する水電解装置が知られている。水電解により生成される水素ガスには水蒸気が含まれる。例えば、燃料電池自動車等に水素を供給する場合は、高い乾燥状態の水素が要求される。そのため、水電解により生成された水素ガスを除湿する水電解用除湿システムが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。 Conventionally, a water electrolysis device that produces hydrogen and oxygen by electrolysis of water (hereinafter, also referred to as "water electrolysis") is known. The hydrogen gas produced by water electrolysis contains water vapor. For example, when supplying hydrogen to a fuel cell vehicle or the like, hydrogen in a highly dry state is required. Therefore, a dehumidifying system for water electrolysis that dehumidifies hydrogen gas generated by water electrolysis has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 4).

特許文献１、２、４には、水電解用除湿システムにおいて、吸着剤を用いて除湿する方法が開示されている。吸着剤を内包する吸着器を用いる方法では、一般に、二つの吸着器を備えており、まず、一方の吸着器で水分を含んだ状態の水素の供給を受け、その容量が所定量以上に達した段階で、その吸着器への水素供給を停止すると共に、もう一方の吸着器へ水分を含んだ水素を供給するように切り替える。そして、供給を終えた吸着器から乾燥水素を取り出した後、吸着剤を乾燥させる。吸着剤を乾燥させるとき、ＰＳＡ（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：圧力変動吸着法）方式の場合には、ポンプにより吸着器内部のガスを吸引して減圧する方法がある。また、ＰＳＡ方式には、別途製造した乾燥ガスで掃気する方法もある。また、ＴＳＡ（ＴｈｅｒｍａｌＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ：温度変動吸着法）方式の場合には、吸着器を加熱して昇温させる。 Patent Documents 1, 2 and 4 disclose a method of dehumidifying using an adsorbent in a dehumidifying system for water electrolysis. In the method using an adsorber containing an adsorbent, generally, two adsorbers are provided. First, one adsorber receives hydrogen in a water-containing state, and the capacity reaches a predetermined amount or more. At this stage, the supply of hydrogen to the adsorber is stopped and the other adsorber is switched to supply hydrogen containing water. Then, after taking out the dry hydrogen from the adsorber that has finished supplying, the adsorbent is dried. When the adsorbent is dried, in the case of the PSA (Pressure Swing Attachment) method, there is a method of sucking the gas inside the adsorber with a pump to reduce the pressure. Further, in the PSA method, there is also a method of scavenging with a separately manufactured dry gas. Further, in the case of the TSA (Thermal Swing Attachment: temperature fluctuation adsorption method) method, the adsorber is heated to raise the temperature.

また、特許文献３には、圧力が高められた高圧水素が断熱膨張で冷却される効果を利用して冷熱源として活用し、水電解により生成された水素ガスを冷却して除湿する技術が開示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a technique for cooling and dehumidifying hydrogen gas generated by water electrolysis by utilizing the effect of high-pressure hydrogen with increased pressure being cooled by adiabatic expansion as a cold heat source. Has been done.

特開２０１９−１８３１９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-183197 特開２０１４−１８５３８８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-185388 特開２０１１−１６８８６２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-168862 特開２０１４−４０６３７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-40637

吸着剤を用いて水素ガスを除湿する技術を用いると、吸着剤を乾燥させるとき、ＰＳＡ方式でポンプを用いた方法の場合、ポンプで吸引する間中、電力を連続的に供給させる必要がある。また、ポンプを用いず、別途製造した乾燥水素で掃気する場合、配管構成が複雑化し制御用のバルブ類が増え、その分、その消費電力が常時必要になる。また、ＴＳＡ方式の場合にも、昇温脱離作業の間中、電力を連続的に供給させる必要がある。特に、ＴＳＡの場合には、昇温脱離作業の途中で電力が遮断されると、放熱により温度が下がり再加熱が必要になり、エネルギー効率が悪くなるため、連続的に電力を供給することが好ましい。上述の通り、吸着剤の乾燥は、水電解装置からの水素の供給が終わった後に行われる。すなわち、水素の製造のための電力供給と、吸着剤の乾燥のための電力供給とのタイミングは、一致しない場合がある。そのため、例えば、水素の製造および除湿に、自然エネルギー（再生可能エネルギー）を使用した場合に、水素の製造時には電力が供給されたものの、吸着剤の乾燥が必要なタイミングで電力が供給されない可能性がある。そのため、適時の電力供給を確保するために、系統電力や電池を介した安定電力を用いるのが適当である。 When the technique of dehumidifying hydrogen gas using an adsorbent is used, when the adsorbent is dried, in the case of the method using a pump by the PSA method, it is necessary to continuously supply power during suction by the pump. .. Further, when scavenging with dry hydrogen manufactured separately without using a pump, the piping configuration becomes complicated and the number of valves for control increases, and the power consumption is always required accordingly. Further, also in the case of the TSA method, it is necessary to continuously supply electric power during the temperature rise desorption operation. In particular, in the case of TSA, if the power is cut off during the temperature rise / desorption work, the temperature drops due to heat dissipation and reheating is required, which deteriorates energy efficiency. Therefore, power is continuously supplied. Is preferable. As described above, the drying of the adsorbent is performed after the supply of hydrogen from the water electrolyzer is finished. That is, the timing of the power supply for producing hydrogen and the power supply for drying the adsorbent may not match. Therefore, for example, when natural energy (renewable energy) is used for hydrogen production and dehumidification, electric power may be supplied at the time of hydrogen production, but power may not be supplied at the timing when the adsorbent needs to be dried. There is. Therefore, in order to secure a timely power supply, it is appropriate to use system power or stable power via a battery.

また、ＰＳＡ方式で乾燥ガスを送り込む場合、ポンプを用いた場合は、ポンプでシステム外に排出する水素が発生する。ＰＳＡ方式で乾燥ガスで掃気する場合も、システム外に排出する水素が発生する。ＴＳＡ方式の場合にも、システム構成や制御方式によっては、多量の水を含んだ水素を排出する可能性がある。このように、吸着剤を用いて水素ガスを除湿する技術を用いると、水素のロス（排気）が発生する可能性がある。また、このロスを回避しようとすると、掃気ガスを貯めるタンクやその出し入れのためにバルブ制御が必要になり、装置が複雑化するうえ、常時必要な消費電力が増えてしまう。 In addition, when the dry gas is sent by the PSA method, when a pump is used, hydrogen discharged to the outside of the system is generated by the pump. Even when scavenging with dry gas using the PSA method, hydrogen discharged to the outside of the system is generated. Even in the case of the TSA method, hydrogen containing a large amount of water may be discharged depending on the system configuration and the control method. As described above, when the technique of dehumidifying hydrogen gas using an adsorbent is used, hydrogen loss (exhaust gas) may occur. Further, in order to avoid this loss, valve control is required for the tank for storing the scavenging gas and its loading / unloading, which complicates the device and increases the power consumption required at all times.

また、特許文献３の技術は、数十ＭＰａの高圧水素を用いるからこそ実現する冷却効果と考えられる。そのため、水素ガスの除湿だけに注目すると、エネルギー削減に有効であるものの、水電解により生成される水素ガスの昇圧のエネルギーを除湿に利用していることになるため、水電解による水素の生成を含めたドライ水素の製造全体でみると、昇圧に要するエネルギーが大きく、エネルギーのロスが大きくなる場合がある。また、高圧を要さない場合等、特許文献３の技術を適用できない場合もある。 Further, the technique of Patent Document 3 is considered to be a cooling effect realized only by using high-pressure hydrogen of several tens of MPa. Therefore, if we focus only on the dehumidification of hydrogen gas, it is effective in reducing energy, but it means that the energy of boosting the pressure of hydrogen gas generated by water electrolysis is used for dehumidification. Looking at the entire production of dry hydrogen including it, the energy required for pressurization is large, and the energy loss may be large. Further, there are cases where the technique of Patent Document 3 cannot be applied, such as when high pressure is not required.

このように、除湿器に供給する電力と、水素ガスの除湿に伴う水素のロス（排気）により、水電解による水素製造に要する費用が高くなる虞がある。そのため、除湿器に供給する電力の低減と、排気水素の低減が望まれている。 As described above, the cost required for hydrogen production by water electrolysis may increase due to the electric power supplied to the dehumidifier and the loss (exhaust) of hydrogen due to the dehumidification of hydrogen gas. Therefore, it is desired to reduce the electric power supplied to the dehumidifier and the exhaust hydrogen.

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、水電解によって生成された水素ガスを除湿する除湿器に供給する電力を低減する他の技術を提供すること、除湿による排気水素を低減する他の技術を提供すること、を目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and to provide another technique for reducing the power supplied to a dehumidifier that dehumidifies hydrogen gas generated by water electrolysis. The purpose is to provide other technologies for reducing exhaust hydrogen due to dehumidification.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.

（１）本発明の一形態によれば、水電解槽における水電解により生成された、水蒸気を含有する水素ガスを除湿する、水電解用除湿システムが提供される。この水電解用除湿システムは、前記水電解槽に接続され、前記水電解槽から前記水電解用除湿システムに供給される第１水素ガスを除湿する除湿部であって、電子冷却素子を有する冷却部と、前記冷却部の下流に接続される気液分離部と、を備える除湿部と、電源から前記除湿部の前記冷却部への電力供給を制御する電力制御部であって、少なくとも、前記水電解槽に電力が供給されないとき、前記冷却部へ電力供給をさせない、電力制御部と、前記除湿部の下流に配置され、前記気液分離器により分離された第２水素ガスの水分量を検出する水分量検出部と、前記第２水素ガスを貯留可能な第１タンクと、前記水分量検出部により検出された前記第２水素ガスの水分量が所定の閾値以下の場合に、前記第２ガスを前記第１タンクに流入させる、貯留制御部と、を備える。 (1) According to one embodiment of the present invention, there is provided a dehumidifying system for water electrolysis that dehumidifies hydrogen gas containing water vapor generated by water electrolysis in a water electrolysis tank. This water electrolysis dehumidifying system is a dehumidifying unit connected to the water electrolysis tank and dehumidifies the first hydrogen gas supplied from the water electrolysis tank to the water electrolysis dehumidification system, and is a cooling unit having an electronic cooling element. A dehumidifying section including a section, a gas-liquid separation section connected downstream of the cooling section, and a power control section that controls power supply from a power source to the cooling section of the dehumidifying section, at least. When power is not supplied to the water electrolyzer, the power control unit that does not supply power to the cooling unit and the water content of the second hydrogen gas that is arranged downstream of the dehumidifying unit and separated by the gas-liquid separator When the water content of the water content detection unit to be detected, the first tank capable of storing the second hydrogen gas, and the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detection unit is equal to or less than a predetermined threshold value, the first 2 A storage control unit for flowing gas into the first tank is provided.

この構成によれば、電子冷却素子を有する冷却部により第１水素ガスを冷却して、除湿が行われる。電子冷却素子は起動が早いため、水電解槽に電力が供給され、水素ガスが生成されているときに、電力が供給されていれば、適切に第１水素ガスの除湿を行うことができる。この構成では、水電解槽に電力が供給されていないとき、すなわち、第１水素ガスが生成されないとき、冷却部へ電力供給をさせないように、電力制御部により制御されるため、不要な電力の供給を抑制することができ、水電解用除湿システムに供給される電力を低減することができる。 According to this configuration, the first hydrogen gas is cooled by a cooling unit having an electronic cooling element to perform dehumidification. Since the electronic cooling element starts up quickly, when electric power is supplied to the water electrolytic cell and hydrogen gas is generated, if electric power is supplied, the first hydrogen gas can be appropriately dehumidified. In this configuration, when power is not supplied to the water electrolyzer, that is, when the first hydrogen gas is not generated, the power control unit controls the cooling unit so that the power is not supplied to the cooling unit. The supply can be suppressed, and the electric power supplied to the dehumidifying system for water electrolysis can be reduced.

また、除湿部が冷却部と気液分離部により構成されるため、吸着剤を用いて除湿する方法と比較して、排気水素を低減することができる。 Further, since the dehumidifying unit is composed of a cooling unit and a gas-liquid separation unit, exhaust hydrogen can be reduced as compared with a method of dehumidifying using an adsorbent.

また、貯留制御部により、所定の閾値以下の水分量の第２水素ガスが第１タンクに貯留される。そのため、水電解槽により生成された第１水素ガスの水分量の変動や、除湿部による除湿程度の変動等による、第２水素ガスの水分量の変動に関わらず、所望の水分量の水素ガスを提供することができる。 Further, the storage control unit stores the second hydrogen gas having a water content equal to or less than a predetermined threshold value in the first tank. Therefore, regardless of the fluctuation of the water content of the second hydrogen gas due to the fluctuation of the water content of the first hydrogen gas generated by the water electrolysis tank, the fluctuation of the degree of dehumidification by the dehumidifying portion, etc., the hydrogen gas having a desired water content. Can be provided.

（２）上記形態の水電解用除湿システムであって、前記電力制御部は、前記第１タンクが満杯の間、前記冷却部への供給電力を、前記第１タンクが満杯になる前より低減させてもよい。第１タンクが満杯のときは、所定の閾値以下の水分量の第２水素ガスを流入させる先がないため、高い除湿能力を要さない。そのため、第１タンクが満杯の間、冷却部への供給電力を低減させることにより、不要な電力供給を抑制することができる。 (2) In the dehumidification system for water electrolysis of the above embodiment, the power control unit reduces the power supplied to the cooling unit while the first tank is full compared to before the first tank is full. You may let me. When the first tank is full, there is no place for the second hydrogen gas having a water content equal to or less than a predetermined threshold to flow in, so that a high dehumidifying capacity is not required. Therefore, it is possible to suppress unnecessary power supply by reducing the power supply to the cooling unit while the first tank is full.

（３）上記形態の水電解用除湿システムであって、前記第２水素ガスを貯留可能な第２タンクと、前記第２水素ガスの流入先を、前記第１タンクと前記第２タンクとに切替可能な切替部と、をさらに備え、前記貯留制御部は、前記水分量検出部により検出された前記第２水素ガスの水分量が前記所定の閾値より大きい場合に、前記切替部を制御して、前記第２水素ガスを前記第２タンクに流入させてもよい。このようにすると、水分量が異なる２種類の水素ガスを提供することができる。水分量が比較的高い水素も利用することができるため、水電解により生成された水素の利用効率を向上させることができる。 (3) In the dehumidifying system for water electrolysis of the above embodiment, the second tank capable of storing the second hydrogen gas and the inflow destination of the second hydrogen gas are set to the first tank and the second tank. A switchable switching unit is further provided, and the storage control unit controls the switching unit when the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detecting unit is larger than the predetermined threshold value. Then, the second hydrogen gas may flow into the second tank. By doing so, it is possible to provide two types of hydrogen gas having different water contents. Since hydrogen having a relatively high water content can also be used, it is possible to improve the utilization efficiency of hydrogen generated by water electrolysis.

（４）上記形態の水電解用除湿システムであって、前記第２水素ガスを貯留可能な第２タンクと、前記第２水素ガスの流入先を、前記第１タンクと前記第２タンクとに切替可能な切替部と、をさらに備え、前記貯留制御部は、前記第１タンクが満杯の間、前記第２水素ガスの水分量によらず、前記切替部を制御して、前記第２水素ガスを前記第２タンクに流入させてもよい。この構成では、第１タンクが満杯の場合は、冷却部への供給電力を低減させるため、第２水素ガスの水分量が上昇する可能性が高い。そのため、水分量が所定の閾値以上の第２水素ガスが第２タンクに貯留され、水分量が比較的高い水素も利用することができる。その結果、水電解用除湿システムへの電力供給を抑制すると共に、水電解により生成された水素の利用効率を向上させることができる。第１タンクが満杯の場合は、第２水素ガスの水分量によらず、第２水素ガスを第２タンクに流入させることにより、制御を容易にすることができる。 (4) In the dehumidification system for water electrolysis of the above embodiment, the second tank capable of storing the second hydrogen gas and the inflow destination of the second hydrogen gas are set to the first tank and the second tank. The storage control unit further comprises a switchable switching unit, and the storage control unit controls the switching unit while the first tank is full, regardless of the water content of the second hydrogen gas, to control the second hydrogen. Gas may flow into the second tank. In this configuration, when the first tank is full, the water content of the second hydrogen gas is likely to increase in order to reduce the power supplied to the cooling unit. Therefore, the second hydrogen gas having a water content of a predetermined threshold value or more is stored in the second tank, and hydrogen having a relatively high water content can also be used. As a result, it is possible to suppress the power supply to the dehumidifying system for water electrolysis and improve the utilization efficiency of hydrogen generated by water electrolysis. When the first tank is full, control can be facilitated by allowing the second hydrogen gas to flow into the second tank regardless of the water content of the second hydrogen gas.

（５）本発明の他の形態によれば、二酸化炭素と水素からメタンを製造するメタン製造システムが提供される。このメタン製造システムは、上記の水電解用除湿システムと、前記水電解用除湿システムの前記第１タンクに接続され、二酸化炭素吸着性能を有する吸着材に、供給源から供給された二酸化炭素含有ガスを流し、前記吸着材に前記第１タンク内の前記第２水素ガスを流して、前記二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収部と、前記水電解用除湿システムの前記第２タンクに接続されると共に、前記二酸化炭素回収部に接続され、前記二酸化炭素回収装置により回収された二酸化炭素と、前記第２タンクに貯留された前記第２水素ガスと、を用いて、メタン化反応を生じさせるメタン化反応部と、を備える。 (5) According to another embodiment of the present invention, there is provided a methane production system for producing methane from carbon dioxide and hydrogen. This methane production system is connected to the dehumidifying system for water electrolysis and the first tank of the dehumidifying system for water electrolysis, and is a carbon dioxide-containing gas supplied from a supply source to an adsorbent having carbon dioxide adsorption performance. A carbon dioxide recovery unit that recovers carbon dioxide in the carbon dioxide-containing gas by flowing the second hydrogen gas in the first tank through the adsorbent, and the second dehumidifying system for water electrolysis. Methanization using the carbon dioxide connected to the tank and connected to the carbon dioxide recovery unit and recovered by the carbon dioxide recovery device and the second hydrogen gas stored in the second tank. It is provided with a methanation reaction unit that causes a reaction.

この構成によれば、比較的水分量が少ない水素を要する二酸化炭素回収部に、第１タンク内の第２水素ガスが供給され、比較的水分量が多い水素を利用可能なメタン化反応部に、第２タンク内の第２水素ガスが供給される。そのため、水電解により生成された水素ガスの利用効率を向上させることができる。 According to this configuration, the second hydrogen gas in the first tank is supplied to the carbon dioxide recovery part that requires hydrogen having a relatively small amount of water, and the hydrogenation reaction part that can use the hydrogen having a relatively large amount of water is used. , The second hydrogen gas in the second tank is supplied. Therefore, it is possible to improve the utilization efficiency of the hydrogen gas generated by water electrolysis.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、水電解用除湿システムの制御方法、水素製造システムなどの形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various embodiments, for example, in the form of a control method for a dehumidifying system for water electrolysis, a hydrogen production system, or the like.

第１実施形態の水電解用除湿システムの構成を概念的示す模式図である。It is a schematic diagram which conceptually shows the structure of the dehumidifying system for water electrolysis of 1st Embodiment. 電力制御部における電力制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electric power control in a power control unit. 貯留制御部における貯留制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the storage control in a storage control part. 第２実施形態におけるメタン製造システムの構成を概念的示す模式図である。It is a schematic diagram which conceptually shows the structure of the methane production system in 2nd Embodiment.

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の水電解用除湿システム１００の構成を概念的示す模式図である。水電解用除湿システム１００は、水電解槽２１０における水電解により生成された、水蒸気を含有する第１水素ガスを除湿する。図１では、水電解槽２１０を有する水電解システム２００も共に図示している。 <First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the dehumidifying system 100 for water electrolysis according to the first embodiment. The water electrolysis dehumidifying system 100 dehumidifies the first hydrogen gas containing water vapor generated by water electrolysis in the water electrolysis tank 210. In FIG. 1, a water electrolysis system 200 having a water electrolysis tank 210 is also shown.

本実施形態の水電解用除湿システム１００の説明に先立って、水電解システム２００について、説明する。水電解システム２００では、水電解槽２１０において水を電気分解することで酸素と水素を生成する。水電解システム２００は、水電解槽２１０と、水電解電力制御部２２０と、気液分離器２３０と、を備える。 Prior to the description of the dehumidifying system 100 for water electrolysis of the present embodiment, the water electrolysis system 200 will be described. In the water electrolysis system 200, oxygen and hydrogen are generated by electrolyzing water in the water electrolysis tank 210. The water electrolysis system 200 includes a water electrolysis tank 210, a water electrolysis power control unit 220, and a gas-liquid separator 230.

水電解槽２１０は、ＰＥＭ（ＰｏｌｙｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅＭｅｍｂｒａｎｅ：固体高分子電解質膜）型水電解槽であって、高分子電解質膜を隔膜に用いた単セルが複数個積層されたものからなる。単セルは、高分子電解質膜の両面に電極（酸素極、水素極）が接合された膜電極接合体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡの両側に配置されたセパレータとを備えている。水電解槽２１０の構造は、水電解が可能である限りにおいて、特に限定されない。例えば、水電解槽２１０は、
（ａ）酸素極側及び水素極側の双方において、水を循環させる両極循環方式、
（ｂ）酸素極側のみ水を循環させる片側循環方式
のいずれであっても良い。 The water electrolysis tank 210 is a PEM (Polymer Electrolyte Membrane) type water electrolysis tank, and is composed of a plurality of single cells using a polymer electrolyte membrane as a diaphragm. The single cell includes a membrane electrode assembly (MEA) in which electrodes (oxygen electrode, hydrogen electrode) are bonded to both sides of a polymer electrolyte membrane, and separators arranged on both sides of the MEA. The structure of the water electrolysis tank 210 is not particularly limited as long as water electrolysis is possible. For example, the water electrolytic cell 210 is
(A) Bipolar circulation method in which water is circulated on both the oxygen electrode side and the hydrogen electrode side.
(B) Any one-sided circulation method in which water is circulated only on the oxygen electrode side may be used.

水電解電力制御部２２０は、いわゆる、電力調整器を備え、電源５００から供給される電力を、水電解槽２１０へ供給すると共に、水電解用除湿システム１００へ供給する。水電解槽２１０に対し、水が供給されると共に、水電解電力制御部２２０により電力が供給されると、水電解槽２１０において、酸素と水素が生成される。生成された水素は、液水と水蒸気を含む水素ガスとして、水電解槽２１０から排出される。 The water electrolysis power control unit 220 includes a so-called power regulator, and supplies the power supplied from the power source 500 to the water electrolysis tank 210 and also to the water electrolysis dehumidification system 100. When water is supplied to the water electrolytic cell 210 and power is supplied by the water electrolysis power control unit 220, oxygen and hydrogen are generated in the water electrolysis tank 210. The generated hydrogen is discharged from the water electrolytic cell 210 as hydrogen gas containing liquid water and water vapor.

気液分離器２３０は、水電解槽２１０において生成された水蒸気および液水を含む水素ガスから液水を分離して、水電解槽２１０に戻すと共に、水蒸気を含む水素ガスを水電解用除湿システム１００に供給する。以降の説明において、水電解用除湿システム１００に供給される水素ガスを、「第１水素ガス」とも呼ぶ。 The gas-liquid separator 230 separates the liquid water from the water vapor generated in the water electrolytic tank 210 and the hydrogen gas containing the liquid water, returns the liquid water to the water electrolytic tank 210, and dehumidifies the hydrogen gas containing the water vapor for water electrolysis. Supply to 100. In the following description, the hydrogen gas supplied to the dehumidifying system 100 for water electrolysis is also referred to as "first hydrogen gas".

本実施形態において、電源５００は、太陽光、水力、風力、波力、バイオマス、地熱などの再生可能エネルギー由来の電源である。再生可能エネルギー由来の電源から供給される電力は、電力量が大きく変動しやすい。そのため、水電解槽２１０によって生成される水素ガスの量および水分量も、供給される電力の変動に伴い、変動する。電源５００の種類は、特に限定されず、他の実施形態では、商用電源であってもよい。 In the present embodiment, the power source 500 is a power source derived from renewable energy such as solar power, hydraulic power, wind power, wave power, biomass, and geothermal power. The amount of electric power supplied from a power source derived from renewable energy is liable to fluctuate greatly. Therefore, the amount of hydrogen gas and the amount of water generated by the water electrolytic cell 210 also fluctuate with the fluctuation of the supplied electric power. The type of the power source 500 is not particularly limited, and in other embodiments, it may be a commercial power source.

本実施形態の水電解用除湿システム１００について説明する。図１に示すように、水電解用除湿システム１００は、第１水素ガスを除湿する除湿部１０と、電源から除湿部１０への電力供給を制御する電力制御部２０と、除湿部の下流に配置され、除湿部１０から排出される第２水素ガスの水分量を検出する水分量検出部３０と、第２水素ガスを貯留可能な第１タンク４０と、第２タンク５０と、第２水素ガスの貯留先を切替可能な切替部６０と、切替部６０を制御して第２水素ガスの貯留先を切替させる貯留制御部７０と、を備える。 The dehumidifying system 100 for water electrolysis of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, in the water electrolysis dehumidifying system 100, the dehumidifying section 10 for dehumidifying the first hydrogen gas, the power control section 20 for controlling the power supply from the power supply to the dehumidifying section 10, and the downstream of the dehumidifying section. A water content detection unit 30 that detects the water content of the second hydrogen gas that is arranged and discharged from the dehumidifying unit 10, a first tank 40 that can store the second hydrogen gas, a second tank 50, and a second hydrogen. A switching unit 60 capable of switching the storage destination of the gas and a storage control unit 70 for controlling the switching unit 60 to switch the storage destination of the second hydrogen gas are provided.

除湿部１０は、冷却部１２と、気液分離部１４と、を備える。冷却部１２は、電子冷却素子（例えば、ペルチェ素子）を備え、電力制御部２０から電力が供給されると、冷却を行うことができる。冷却部１２は、気液分離器２３０を介して水電解槽２１０に接続されており、水電解槽２１０により生成され、気液分離器２３０により液水が除去された、水蒸気を含む第１水素ガスを、冷却する。水蒸気を含む第１水素ガスが冷却されると、水蒸気の一部が液化する。 The dehumidifying unit 10 includes a cooling unit 12 and a gas-liquid separation unit 14. The cooling unit 12 includes an electronic cooling element (for example, a Pelche element), and can perform cooling when electric power is supplied from the power control unit 20. The cooling unit 12 is connected to the water electrolyzer tank 210 via the gas-liquid separator 230, and is the first hydrogen containing water vapor generated by the water electrolyzer tank 210 and from which the liquid water has been removed by the gas-liquid separator 230. Cool the gas. When the first hydrogen gas containing water vapor is cooled, a part of the water vapor is liquefied.

気液分離部１４は、冷却部１２の下流に接続されており、冷却部１２を通った第１水素ガスが流入する。気液分離部１４は、流入した第１水素ガス中の液水を除去して、除湿部１０から排出する。除湿部１０から排出される水素ガスを、「第２水素ガス」と呼ぶ。 The gas-liquid separation unit 14 is connected to the downstream side of the cooling unit 12, and the first hydrogen gas that has passed through the cooling unit 12 flows into the gas-liquid separation unit 14. The gas-liquid separation unit 14 removes the liquid water in the inflowing first hydrogen gas and discharges it from the dehumidifying unit 10. The hydrogen gas discharged from the dehumidifying unit 10 is called "second hydrogen gas".

電力制御部２０は、いわゆる、電力調整器を備え、電源５００から除湿部１０の冷却部１２への電力供給を制御する。後に詳述するように、電力制御部２０は、少なくとも、水電解槽２１０に対して電力が供給されないとき、冷却部１２へ電力供給をさせない。上述の通り、水電解システム２００の水電解電力制御部２２０は、電源５００から水電解槽２１０へ電力を供給する際、電力制御部２０へも電力を供給する。電力制御部２０は、水電解電力制御部２２０を介して、電源５００から電力を受け取ると、電力を調整して、冷却部１２へ供給する。水電解システム２００の水電解電力制御部２２０は、電源５００から水電解槽２１０へ電力を供給しないときは電力制御部２０へ電力を供給せず、電源５００以外の電源から電力制御部２０への電力供給がないため、水電解槽２１０へ電力が供給されないとき、電力制御部２０は、冷却部１２へ電力を供給しない。 The power control unit 20 includes a so-called power regulator, and controls the power supply from the power supply 500 to the cooling unit 12 of the dehumidification unit 10. As will be described in detail later, the power control unit 20 does not supply power to the cooling unit 12 at least when power is not supplied to the water electrolytic cell 210. As described above, the water electrolysis power control unit 220 of the water electrolysis system 200 also supplies power to the power control unit 20 when supplying power from the power source 500 to the water electrolysis tank 210. When the electric power control unit 20 receives electric power from the power source 500 via the water electrolysis electric power control unit 220, the electric power control unit 20 adjusts the electric power and supplies the electric power to the cooling unit 12. When the water electrolysis power control unit 220 of the water electrolysis system 200 does not supply power from the power supply 500 to the water electrolysis tank 210, the water electrolysis power control unit 220 does not supply power to the power control unit 20, and the power supply other than the power supply 500 transfers power to the power control unit 20. Since there is no electric power supply, the electric power control unit 20 does not supply electric power to the cooling unit 12 when the electric power is not supplied to the water electrolyzer tank 210.

また、電力制御部２０は、第１タンク４０が満杯の間、冷却部１２への供給電力を、第１タンク４０が満杯になる前より低減させる。本実施形態では、電力制御部２０は、第１タンク４０が満杯の間、冷却部１２へ電力を供給しない。換言すると、電力制御部２０は、冷却部１２への供給電力を、０（ゼロ）に低減させる。 Further, the power control unit 20 reduces the power supplied to the cooling unit 12 while the first tank 40 is full compared to before the first tank 40 is full. In the present embodiment, the electric power control unit 20 does not supply electric power to the cooling unit 12 while the first tank 40 is full. In other words, the power control unit 20 reduces the power supplied to the cooling unit 12 to 0 (zero).

上述の通り、冷却部１２に対して、電力が供給されるときと、電力が供給されないときがある。冷却部１２に電力が供給されると、冷却部１２が動作するため、第１水素ガスが冷却される。冷却部１２にて冷却された第１水素ガスは、水蒸気の一部が液水になっているため、気液分離部１４により、液水を除去することより、比較的高い除湿率で除湿することができる。一方、冷却部１２に電力が供給されていないと、冷却部１２が動作しないため、第１水素ガスはほぼ冷却されないまま、気液分離部１４に流入する。気液分離部１４では、第１水素ガスに含まれる液水（気液分離器２３０で除去されず残留する液水、冷却部１２を通過する際に液化した液水等）がある場合、その液水を除去することができるものの、冷却部１２に電力が供給されている場合より、第１水素ガスの除湿率は低い。すなわち、除湿部１０から排出される水素ガスである第２水素ガスの水分量は、変動する。 As described above, there are times when electric power is supplied to the cooling unit 12 and times when electric power is not supplied. When electric power is supplied to the cooling unit 12, the cooling unit 12 operates, so that the first hydrogen gas is cooled. Since part of the water vapor of the first hydrogen gas cooled by the cooling unit 12 is liquid water, the gas-liquid separation unit 14 removes the liquid water to dehumidify the first hydrogen gas at a relatively high dehumidification rate. be able to. On the other hand, if the cooling unit 12 is not supplied with electric power, the cooling unit 12 does not operate, so that the first hydrogen gas flows into the gas-liquid separation unit 14 without being substantially cooled. In the gas-liquid separation unit 14, if there is liquid water contained in the first hydrogen gas (liquid water remaining not removed by the gas-liquid separator 230, liquid water liquefied when passing through the cooling unit 12, etc.), the liquid water is not removed. Although the liquid water can be removed, the dehumidification rate of the first hydrogen gas is lower than when power is supplied to the cooling unit 12. That is, the water content of the second hydrogen gas, which is the hydrogen gas discharged from the dehumidifying unit 10, fluctuates.

第１タンク４０と第２タンク５０は、除湿部１０から排出される第２水素ガスを貯留可能な容器であり、切替部６０を介して除湿部１０に接続されている。切替部６０は、例えば、三方弁であり、貯留制御部７０によって制御される。他の実施形態では、複数の開閉弁を備えてもよい。第１タンク４０は、第１タンク４０内の圧力を検出する圧力センサ４２を備え、第２タンク５０は、第２タンク５０内の圧力を検出する圧力センサ５２を備える。圧力センサ４２による検出信号は、電力制御部２０および貯留制御部７０に出力される。圧力センサ５２による検出信号は、貯留制御部７０に出力される。 The first tank 40 and the second tank 50 are containers capable of storing the second hydrogen gas discharged from the dehumidifying section 10, and are connected to the dehumidifying section 10 via the switching section 60. The switching unit 60 is, for example, a three-way valve and is controlled by the storage control unit 70. In other embodiments, a plurality of on-off valves may be provided. The first tank 40 includes a pressure sensor 42 that detects the pressure in the first tank 40, and the second tank 50 includes a pressure sensor 52 that detects the pressure in the second tank 50. The detection signal from the pressure sensor 42 is output to the power control unit 20 and the storage control unit 70. The detection signal from the pressure sensor 52 is output to the storage control unit 70.

水分量検出部３０は、除湿部１０と切替部６０とを接続する流路に配置されており、流路内の第２水素ガスの水分量を検出して、検出信号を貯留制御部７０に出力する。水分量検出部３０は、例えば、湿度計、温度計、圧力計を備え、それらによる検出値を用い、乾燥水素に対する水分量を計算する。ここでは、例えば、下記のＴｅｔｅｎｓ（１９３０）の式（式１）を用いる。
Ｅ（ｔ）＝６．１１×１０＾（７．５ｔ／（ｔ＋２３７．３）） … （式１）
（式１）において、Ｅ（ｔ）は飽和蒸気圧（ｈＰａ）、ｔは温度（℃）である。
本実施形態では、水分量の指標として、大気圧露点に換算して用いる。他の実施形態では、他の方法で水分量を求めてもよいし、大気圧露点以外を水分量の指標としてもよい。 The water content detection unit 30 is arranged in a flow path connecting the dehumidification unit 10 and the switching unit 60, detects the water content of the second hydrogen gas in the flow path, and sends a detection signal to the storage control unit 70. Output. The water content detection unit 30 includes, for example, a hygrometer, a thermometer, and a pressure gauge, and calculates the water content for dry hydrogen using the detected values thereof. Here, for example, the following equation (Equation 1) of Tetens (1930) is used.
E (t) = 6.11 × 10 ^ (7.5t / (t + 237.3))… (Equation 1)
In (Equation 1), E (t) is the saturated vapor pressure (hPa), and t is the temperature (° C.).
In this embodiment, it is converted into an atmospheric dew point and used as an index of water content. In another embodiment, the water content may be determined by another method, or a water content other than the atmospheric pressure dew point may be used as an index of the water content.

貯留制御部７０は、切替部６０を制御して、除湿部１０から排出される第２水素ガスの流入先を、第１タンク４０と第２タンク５０とに切替させる電子装置である。貯留制御部７０は、水分量検出部３０により検出された第２水素ガスの水分量に応じて、第２水素ガスの流入先を切替える。具体的には、貯留制御部７０は、所定の閾値Ｔｈを基準に、水分量検出部３０により検出された水分量Ｈの大小により、貯留制御を行う。ここで、所定の閾値Ｔｈは、例えば、排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置で用いることができる程度に低い値に設定することができる。例えば、吸着材としてゼオライトを用いる二酸化炭素回収装置の場合には、所定の閾値Ｔｈとして、大気圧露点−１５℃を用いてもよい。 The storage control unit 70 is an electronic device that controls the switching unit 60 to switch the inflow destination of the second hydrogen gas discharged from the dehumidifying unit 10 between the first tank 40 and the second tank 50. The storage control unit 70 switches the inflow destination of the second hydrogen gas according to the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detection unit 30. Specifically, the storage control unit 70 performs storage control based on the magnitude of the water content H detected by the water content detection unit 30 with reference to a predetermined threshold value Th. Here, the predetermined threshold value Th can be set to a value low enough to be used in a carbon dioxide recovery device that recovers carbon dioxide from exhaust gas, for example. For example, in the case of a carbon dioxide recovery device using zeolite as an adsorbent, an atmospheric pressure dew point −15 ° C. may be used as a predetermined threshold value Th.

また、貯留制御部７０は、第１タンク４０および第２タンク５０のガスの貯留状態に応じて、第２水素ガスの流入先を切替える（後に、詳述する）。貯留制御部７０は、第１タンク４０および第２タンク５０のガスの貯留状態を、圧力センサ４２および圧力センサ５２から入力される検出信号を用いて判断する。 Further, the storage control unit 70 switches the inflow destination of the second hydrogen gas according to the gas storage state of the first tank 40 and the second tank 50 (described in detail later). The storage control unit 70 determines the gas storage state of the first tank 40 and the second tank 50 by using the detection signals input from the pressure sensor 42 and the pressure sensor 52.

図２は、電力制御部２０における電力制御を示すフローチャートである。
水電解電力制御部２２０から水電解槽２１０へ電力が供給されると（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、電力制御部２０は、圧力センサ４２から受信した圧力検出信号を用いて、第１タンク４０が満杯か否か判断する（ステップＳ１０４）。本実施形態では、上述の通り、水電解電力制御部２２０は、水電解槽２１０に電力を供給すると共に、電力制御部２０に電力を供給するため、電力制御部２０に電力が供給されているとき、ステップＳ１０２はＹＥＳとなる。電力制御部２０は、第１タンク４０が満杯でないと判断すると（ステップＳ１０４：ＮＯ）、水電解電力制御部２２０を介して供給された電源５００からの電力を調整して、冷却部１２に供給して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２へ戻る。 FIG. 2 is a flowchart showing power control in the power control unit 20.
When power is supplied from the water electrolysis power control unit 220 to the water electrolysis tank 210 (step S102: YES), the power control unit 20 uses the pressure detection signal received from the pressure sensor 42 to fill the first tank 40. Whether or not it is determined (step S104). In the present embodiment, as described above, the water electrolysis power control unit 220 supplies power to the water electrolysis tank 210 and also supplies power to the power control unit 20, so that power is supplied to the power control unit 20. Then, step S102 is YES. When the power control unit 20 determines that the first tank 40 is not full (step S104: NO), the power control unit 20 adjusts the power from the power source 500 supplied via the water electrolysis power control unit 220 and supplies the power to the cooling unit 12. Then (step S106), the process returns to step S102.

ステップＳ１０６において、電力制御部２０が冷却部１２に対して電力を供給すると、冷却部１２が動作するため、第１水素ガスが冷却され、第１水素ガスが含有する水蒸気が液化する。冷却部１２を通った第１水素ガスが気液分離部１４に流入すると、気液分離部１４により液水が除去されるため、除湿を行うことができる。そのため、第２水素ガスの水分量は、第１水素ガスの水分量より低下する。 In step S106, when the electric power control unit 20 supplies electric power to the cooling unit 12, the cooling unit 12 operates, so that the first hydrogen gas is cooled and the water vapor contained in the first hydrogen gas is liquefied. When the first hydrogen gas that has passed through the cooling unit 12 flows into the gas-liquid separation unit 14, the liquid water is removed by the gas-liquid separation unit 14, so that dehumidification can be performed. Therefore, the water content of the second hydrogen gas is lower than the water content of the first hydrogen gas.

一方、第１タンク４０が満杯の場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、電力制御部２０は、水電解電力制御部２２０を介して電源５００から電力制御部２０へ電力が供給されているものの、冷却部１２に対して電力を供給せず（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２へ戻る。 On the other hand, when the first tank 40 is full (step S104: YES), the power control unit 20 supplies power from the power supply 500 to the power control unit 20 via the water electrolysis power control unit 220, but the cooling unit 20. No power is supplied to 12 (step S108), and the process returns to step S102.

また、水電解電力制御部２２０から水電解槽２１０へ電力が供給されないと（ステップＳ１０２：ＮＯ）、電力制御部２０は、冷却部１２へ電力を供給せず（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２へ戻る。 Further, if power is not supplied from the water electrolysis power control unit 220 to the water electrolysis tank 210 (step S102: NO), the power control unit 20 does not supply power to the cooling unit 12 (step S108) and returns to step S102. ..

ステップＳ１０８において、電力制御部２０が冷却部１２に対して電力を供給しないと、冷却部１２が動作しないため、第１水素ガスがほぼ冷却されない状態で、気液分離部１４に流入する。そのため、除湿部１０において、第１水素ガスの除湿をほとんど行うことができず、除湿部１０から排出される第２水素ガスの水分量は、第１水素ガスの水分量とほぼ変わらない。 In step S108, if the electric power control unit 20 does not supply electric power to the cooling unit 12, the cooling unit 12 does not operate, so that the first hydrogen gas flows into the gas-liquid separation unit 14 in a state where the first hydrogen gas is hardly cooled. Therefore, the dehumidifying unit 10 can hardly dehumidify the first hydrogen gas, and the water content of the second hydrogen gas discharged from the dehumidifying unit 10 is almost the same as the water content of the first hydrogen gas.

図３は、貯留制御部７０における貯留制御を示すフローチャートである。
ステップＳ２０２では、貯留制御部７０は、第１タンク４０が満杯か否か、上述のステップＳ１０４と同様に判断する。第１タンク４０が満杯でない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、貯留制御部７０は、水分量検出部３０から入力される検出信号を用いて、第２水素ガスの水分量Ｈが、所定の閾値Ｔｈ以下か否か判断する（ステップＳ２０４）。一方、第１タンク４０が満杯の場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０８に進む。 FIG. 3 is a flowchart showing storage control in the storage control unit 70.
In step S202, the storage control unit 70 determines whether or not the first tank 40 is full in the same manner as in step S104 described above. When the first tank 40 is not full (step S202: NO), the storage control unit 70 uses the detection signal input from the water content detection unit 30 to set the water content H of the second hydrogen gas to a predetermined threshold value Th. It is determined whether or not it is as follows (step S204). On the other hand, when the first tank 40 is full (step S202: YES), the process proceeds to step S208.

水分量Ｈ≦所定の閾値Ｔｈの場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、貯留制御部７０は、切替部６０を制御して、第２水素ガスを、第１タンク４０に流入させて（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２へ戻る。 When the water content H ≤ a predetermined threshold value Th (step S204: YES), the storage control unit 70 controls the switching unit 60 to allow the second hydrogen gas to flow into the first tank 40 (step S206). ), Return to step S202.

一方、水分量Ｈ＞所定の閾値Ｔｈの場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、貯留制御部７０は、第２タンク５０が満杯か否か、圧力センサ５２からの検出信号を用いて判断する。第２タンク５０が満杯でない場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、貯留制御部７０は、切替部６０を制御して、第２水素ガスを、第２タンク５０に流入させて（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０２へ戻る。 On the other hand, when the water content H> the predetermined threshold value Th (step S204: NO), the storage control unit 70 determines whether or not the second tank 50 is full by using the detection signal from the pressure sensor 52. When the second tank 50 is not full (step S208: NO), the storage control unit 70 controls the switching unit 60 to allow the second hydrogen gas to flow into the second tank 50 (step S210), and step S202. Return to.

第２タンク５０が満杯の場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、貯留制御部７０は、切替部６０を制御して、第２水素ガスを、排気させて（ステップＳ２１２）、ステップＳ２０２へ戻る。 When the second tank 50 is full (step S208: NO), the storage control unit 70 controls the switching unit 60 to exhaust the second hydrogen gas (step S212), and returns to step S202.

このように、除湿部１０から排出される第２水素ガスの水分量に応じて、第２水素ガスの流入先（排気を含む）が切替えられる。そのため、第１タンク４０には、水分量Ｈが所定の閾値Ｔｈ以下の第２水素ガスが貯留され、第２タンク５０には、水分量Ｈが所定の閾値Ｔｈより大きい第２水素ガスが貯留される。 In this way, the inflow destination (including the exhaust) of the second hydrogen gas is switched according to the water content of the second hydrogen gas discharged from the dehumidifying unit 10. Therefore, the first tank 40 stores the second hydrogen gas having the water content H equal to or less than the predetermined threshold value Th, and the second tank 50 stores the second hydrogen gas having the water content H larger than the predetermined threshold value Th. Will be done.

第１タンク４０が満杯になると、第２タンク５０が満杯になるまでは、第２水素ガスの水分量Ｈによらず、第２水素ガスは第２タンク５０に貯留される。本実施形態では、上述の通り、第１タンク４０が満杯になると、除湿部１０の冷却部１２への電力供給が停止され（電力が供給されない）、除湿部１０において第１水素ガスの除湿がほぼ行われないため、第２タンク５０に貯留される第２水素ガスの水分量は、第１タンク４０に貯留される第２水素ガスの水分量より高くなる可能性が高い。 When the first tank 40 is full, the second hydrogen gas is stored in the second tank 50 until the second tank 50 is full, regardless of the water content H of the second hydrogen gas. In the present embodiment, as described above, when the first tank 40 is full, the power supply to the cooling unit 12 of the dehumidifying unit 10 is stopped (power is not supplied), and the dehumidifying unit 10 dehumidifies the first hydrogen gas. Since it is rarely performed, the water content of the second hydrogen gas stored in the second tank 50 is likely to be higher than the water content of the second hydrogen gas stored in the first tank 40.

以上説明したように、本実施形態の水電解用除湿システム１００によれば、電子冷却素子を有する冷却部１２により第１水素ガスを冷却して、除湿が行われる。電子冷却素子は起動が早いため、水電解槽２１０に電力が供給され、水素ガスが生成されているときに、電力が供給されていれば、適切に第１水素ガスの除湿を行うことができる。これに対し、例えば、吸着剤を用いて水素ガスを除湿する技術を用いる除湿システムの場合は、吸着剤の乾燥が、水電解装置からの水素の供給が終わった後に行われる。そのため、水電解槽２１０に電力が供給されていないときにも、除湿システムに電力を供給する必要がある。これに対し、本実施形態の水電解用除湿システム１００によれば、水電解槽２１０に電力が供給されていないとき、すなわち、水素ガスが生成されないとき、冷却部１２へ電力供給をしないため、不要な電力の供給を抑制することができ、水電解用除湿システムに供給される電力を低減することができる。 As described above, according to the water electrolysis dehumidifying system 100 of the present embodiment, the first hydrogen gas is cooled by the cooling unit 12 having an electronic cooling element to perform dehumidification. Since the electronic cooling element starts up quickly, when electric power is supplied to the water electrolytic cell 210 and hydrogen gas is generated, if electric power is supplied, the first hydrogen gas can be appropriately dehumidified. .. On the other hand, for example, in the case of a dehumidifying system using a technique of dehumidifying hydrogen gas using an adsorbent, the adsorbent is dried after the supply of hydrogen from the water electrolyzer is completed. Therefore, it is necessary to supply electric power to the dehumidifying system even when the electric power is not supplied to the water electrolytic cell 210. On the other hand, according to the water electrolysis dehumidifying system 100 of the present embodiment, when the water electrolysis tank 210 is not supplied with electric power, that is, when hydrogen gas is not generated, the electric power is not supplied to the cooling unit 12. The supply of unnecessary electric power can be suppressed, and the electric power supplied to the dehumidifying system for water electrolysis can be reduced.

また、再生可能エネルギー由来の電力は、系統電力と比較して、電力単価が安価に取引されているため、水素の製造および除湿に、再生可能エネルギー由来の電力を使用することが検討されている。再生可能エネルギー由来の電力は、変動が大きいため、水素の製造および除湿に、再生可能エネルギー由来の電力を使用する場合、吸着剤による除湿では、水素の製造時には電力が供給されたものの、吸着剤の乾燥が必要なタイミングで電力が供給されず、適切に除湿できない可能性がある。そのため、吸着剤を用いて水素ガスを除湿する技術を用いる場合は、適時の電力供給を確保するために、再生可能エネルギー由来の電力を用いず、系統電力や電池を介した安定電力を用いたり、これらを、再生可能エネルギー由来の電力と併用するのが適当である。これに対し、本実施形態の水電解用除湿システム１００は、上述の通り、水電解槽２１０に電力が供給され、水素ガスが生成されているときに、電力が供給されていれば、適切に第１水素ガスの除湿を行うことができるため、再生可能エネルギー由来の電力を用いることができる。上述の通り、再生可能エネルギー由来の電力は、系統電力と比較して、電力単価が安価に取引されているため、安価な電力のみを用いて、水素発生と除湿とを実施することができる。その結果、製造物である水素について大幅な低コスト化を実現することができる。また、再生可能エネルギーが水電解システム２００および水電解用除湿システム１００に供給されていない時の電力使用が不要になるため、蓄電池の設置が不要になり、それによりコスト増加や施設規模の増加を抑制できる。 In addition, since the unit price of electric power derived from renewable energy is cheaper than that of grid electric power, it is considered to use electric power derived from renewable energy for hydrogen production and dehumidification. .. Since the electric power derived from renewable energy fluctuates greatly, when the electric power derived from renewable energy is used for the production and dehumidification of hydrogen, the dehumidification by the adsorbent supplies the electric power at the time of the production of hydrogen, but the adsorbent. Power is not supplied at the timing when drying is required, and it may not be possible to properly dehumidify. Therefore, when using a technology to dehumidify hydrogen gas using an adsorbent, in order to secure a timely power supply, instead of using power derived from renewable energy, system power or stable power via a battery may be used. , It is appropriate to use these in combination with electric power derived from renewable energy. On the other hand, in the water electrolysis dehumidifying system 100 of the present embodiment, as described above, if the electric power is supplied to the water electrolysis tank 210 and the electric power is supplied when the hydrogen gas is generated, it is appropriate. Since the first hydrogen gas can be dehumidified, electric power derived from renewable energy can be used. As described above, since the unit price of electric power derived from renewable energy is cheaper than that of grid electric power, hydrogen generation and dehumidification can be carried out using only inexpensive electric power. As a result, it is possible to realize a significant cost reduction for hydrogen, which is a product. In addition, since it is not necessary to use electric power when the renewable energy is not supplied to the water electrolysis system 200 and the water electrolysis dehumidification system 100, it is not necessary to install a storage battery, which increases the cost and the scale of the facility. Can be suppressed.

水電解用除湿システム１００は、電子冷却素子を利用して除湿するシステムであり、電子冷却素子としてのペルチェ素子は、電力変動で大きく破損する機構ではないため、変動する再生可能エネルギーを入力に用いることができる。 The dehumidifying system 100 for water electrolysis is a system that dehumidifies using an electronic cooling element, and since the Pelche element as an electronic cooling element is not a mechanism that is significantly damaged by power fluctuations, fluctuating renewable energy is used as an input. be able to.

また、水電解用除湿システム１００によれば、吸着剤を利用したＰＳＡ方式やＴＳＡ方式の除湿システムと比較して、安価な部品、低設置スペース、シンプルな制御システム構成が可能となる。 Further, according to the water electrolysis dehumidification system 100, it is possible to construct an inexpensive component, a low installation space, and a simple control system as compared with a PSA method or TSA type dehumidification system using an adsorbent.

水電解用除湿システム１００によれば、電力制御部２０は、第１タンク４０が満杯の間、冷却部１２への供給電力を、停止させるため、水電解用除湿システム１００への供給電力を低減させることができる。第１タンク４０が満杯のときは、所定の閾値Ｔｈ以下の水分量の第２水素ガスを流入させる先がないため、高い除湿能力を要さない。そのため、第１タンク４０が満杯の間、冷却部１２への供給電力を停止させることにより、不要な電力供給を抑制することができる。 According to the water electrolysis dehumidification system 100, the power control unit 20 reduces the power supply to the water electrolysis dehumidification system 100 because the power supply to the cooling unit 12 is stopped while the first tank 40 is full. Can be made to. When the first tank 40 is full, there is no place for the second hydrogen gas having a water content equal to or less than a predetermined threshold value to flow in, so that a high dehumidifying capacity is not required. Therefore, by stopping the power supply to the cooling unit 12 while the first tank 40 is full, unnecessary power supply can be suppressed.

水電解システム２００および水電解用除湿システム１００に、再生可能エネルギー由来の電力を用いる場合、再生可能エネルギー由来の電力の変動により、第１水素ガスおよび第２水素ガスの水分量も変動する。そのため、第２水素ガスの出口を直接他の装置（例えば、燃料電池、二酸化炭素回収装置等）に接続して、水素を利用すると、水素ガスに含有される水分が多いときに、不具合が生じる虞がある。これに対し、水電解用除湿システム１００では、第２水素ガスの水分量Ｈが所定の閾値Ｔｈ以下の場合に、第１タンク４０に貯留されるため、利用者の所望の水分量の水素を提供することができる。 When electric power derived from renewable energy is used for the water electrolysis system 200 and the dehumidifying system 100 for water electrolysis, the water content of the first hydrogen gas and the second hydrogen gas also fluctuates due to the fluctuation of the power derived from the renewable energy. Therefore, if hydrogen is used by directly connecting the outlet of the second hydrogen gas to another device (for example, a fuel cell, a carbon dioxide recovery device, etc.), a problem occurs when the hydrogen gas contains a large amount of water. There is a risk. On the other hand, in the water electrolysis dehumidifying system 100, when the water content H of the second hydrogen gas is equal to or less than a predetermined threshold value Th, it is stored in the first tank 40, so that the hydrogen content desired by the user can be obtained. Can be provided.

さらに、水電解用除湿システム１００では、水分量Ｈが所定の閾値Ｔｈより大きい第２水素ガスも排気せず、第２タンク５０に貯留している。そのため、水分量が異なる２種類の水素ガスを提供することができる。例えば、水素ガスの水分量が比較的高くても利用可能な装置（例えば、メタン化反応装置等）に、第２タンク５０に貯留された第２水素ガスを提供することにより、水電解システム２００により生成された水素ガスの利用効率を向上させることができる。また、これにより、水素の排気を抑制することができ、水電解システム２００により製造される水素の低コスト化に資することができる。 Further, in the water electrolysis dehumidification system 100, the second hydrogen gas having a water content H larger than a predetermined threshold value Th is not exhausted and is stored in the second tank 50. Therefore, it is possible to provide two types of hydrogen gas having different water contents. For example, by providing the second hydrogen gas stored in the second tank 50 to a device (for example, a methanation reaction device) that can be used even if the water content of the hydrogen gas is relatively high, the water electrolysis system 200 It is possible to improve the utilization efficiency of the hydrogen gas produced by. Further, this can suppress the exhaust of hydrogen and contribute to the cost reduction of hydrogen produced by the water electrolysis system 200.

また、水電解用除湿システム１００によれば、第１タンク４０が満杯の場合は、第２水素ガスの水分量によらず、第２水素ガスを第２タンク５０に流入させるため、貯留制御を容易にすることができる。 Further, according to the water electrolysis dehumidifying system 100, when the first tank 40 is full, the second hydrogen gas flows into the second tank 50 regardless of the water content of the second hydrogen gas, so that storage control is performed. Can be facilitated.

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態におけるメタン製造システム６００の構成を概念的示す模式図である。メタン製造システム６００は、第１実施形態の水電解用除湿システム１００とメタン化反応装置３００と、を備える。第１実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。 <Second Embodiment>
FIG. 4 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of the methane production system 600 in the second embodiment. The methane production system 600 includes the water electrolysis dehumidifying system 100 and the methaneization reaction device 300 of the first embodiment. The same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the preceding description is referred to.

メタン化反応装置３００は、二酸化炭素と水素からメタンを製造する。本実施形態のメタン化反応装置３００は、例えば、図４に示すように、動力、電力、熱等を生成する燃焼器等４２０から排出される排ガス（二酸化炭素含有ガス）を利用して、メタンを生成する。 The methanation reactor 300 produces methane from carbon dioxide and hydrogen. As shown in FIG. 4, the methaneization reaction device 300 of the present embodiment uses methane (carbon dioxide-containing gas) emitted from a combustor or the like 420 that generates power, electric power, heat, or the like, for example. To generate.

メタン化反応装置３００は、第１流量制御部３１０と、第２流量制御部３２０と、二酸化炭素回収部３３０と、メタン化反応部３４０と、を備える。第１流量制御部３１０は、水電解用除湿システム１００の第１タンク４０に貯留される第２水素ガスの流量を制御して、二酸化炭素回収部３３０に供給する。第２流量制御部３２０は、水電解用除湿システム１００の第２タンク５０に貯留される第２水素ガスの流量を制御して、メタン化反応部３４０に供給する。 The methanization reaction device 300 includes a first flow rate control unit 310, a second flow rate control unit 320, a carbon dioxide recovery unit 330, and a methanation reaction unit 340. The first flow rate control unit 310 controls the flow rate of the second hydrogen gas stored in the first tank 40 of the water electrolysis dehumidification system 100 and supplies it to the carbon dioxide recovery unit 330. The second flow rate control unit 320 controls the flow rate of the second hydrogen gas stored in the second tank 50 of the water electrolysis dehumidification system 100 and supplies it to the methanation reaction unit 340.

二酸化炭素回収部３３０は、二酸化炭素吸着性能を有する吸着材を備え、排ガス等の二酸化炭素含有ガス中の二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収部３３０は、水電解用除湿システム１００の第１タンク４０に、第１流量制御部３１０を介して接続され、所定の量の第２水素ガスが供給される。図４に示すように、燃焼器等４２０から排出される排ガスが、脱水器４４０によって脱水され、二酸化炭素回収部３３０に供給されると、二酸化炭素吸着性能を有する吸着材に、二酸化炭素が吸着される。その後、第１タンク４０から二酸化炭素回収部３３０に対して第２水素ガスが供給されると、吸着材に吸着された二酸化炭素が脱離して、二酸化炭素回収部３３０から排出される。図４に示す例では、二酸化炭素回収部３３０によって、排ガスから回収された二酸化炭素は、メタン化反応装置３００のメタン化反応部３４０に供給されると共に、メタン製造システム６００外の燃焼器等４２０に供給される。メタン製造システム６００から燃焼器等４２０に対して二酸化炭素を供給する際、加圧装置４６０によって加圧されて供給される。 The carbon dioxide recovery unit 330 includes an adsorbent having carbon dioxide adsorption performance, and recovers carbon dioxide in a carbon dioxide-containing gas such as exhaust gas. The carbon dioxide recovery unit 330 is connected to the first tank 40 of the water electrolysis dehumidification system 100 via the first flow rate control unit 310, and a predetermined amount of the second hydrogen gas is supplied. As shown in FIG. 4, when the exhaust gas discharged from the combustor or the like 420 is dehydrated by the dehydrator 440 and supplied to the carbon dioxide recovery unit 330, carbon dioxide is adsorbed on the adsorbent having carbon dioxide adsorption performance. Will be done. After that, when the second hydrogen gas is supplied from the first tank 40 to the carbon dioxide recovery unit 330, the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent is desorbed and discharged from the carbon dioxide recovery unit 330. In the example shown in FIG. 4, the carbon dioxide recovered from the exhaust gas by the carbon dioxide recovery unit 330 is supplied to the methaneization reaction unit 340 of the methaneization reaction device 300, and the combustor or the like outside the methane production system 600 420. Is supplied to. When carbon dioxide is supplied from the methane production system 600 to the combustor or the like 420, it is pressurized and supplied by the pressurizing device 460.

メタン化反応部３４０は、二酸化炭素回収部３３０から供給される二酸化炭素と、水電解用除湿システム１００の第２タンク５０から供給される第２水素ガス中の水素を用いて、メタンを製造する。図４に示す例では、メタン化反応装置３００によって製造されたメタンは、燃焼器等４２０に供給される。メタン化反応装置３００によって製造されたメタンは、他の用途に用いられてもよい。 The methanation reaction unit 340 produces methane using carbon dioxide supplied from the carbon dioxide recovery unit 330 and hydrogen in the second hydrogen gas supplied from the second tank 50 of the water electrolysis dehumidification system 100. .. In the example shown in FIG. 4, the methane produced by the methaneation reactor 300 is supplied to the combustor and the like 420. The methane produced by the methanation reactor 300 may be used for other purposes.

メタン化反応装置３００が備える二酸化炭素回収部３３０は、吸着材の特性を継続的に担保するためには、比較的低水分量の水素ガスを用いる必要がある。例えば、吸着材として、ゼオライトを用いる場合、大気圧露点−１５℃程度（０．１％程度）の水素ガスが必要である。一方、メタン化反応装置３００が備えるメタン化反応部３４０は、水素ガスの水分量に対する要求仕様がない。メタン化反応では水が生成されるため、メタン化反応部３４０は、水に対する耐性を持った材料で構成されているためである。そのため、水電解用除湿システム１００と組み合わせてメタン製造システム６００を構成することにより、水電解システム２００で生成された水素ガスを、無駄を抑制して利用することができる。換言すると、水電解システム２００で生成された水素ガスの利用率を向上させることができる。 The carbon dioxide recovery unit 330 included in the methanation reaction device 300 needs to use hydrogen gas having a relatively low water content in order to continuously secure the characteristics of the adsorbent. For example, when zeolite is used as an adsorbent, hydrogen gas having an atmospheric dew point of about −15 ° C. (about 0.1%) is required. On the other hand, the methanation reaction unit 340 included in the methanation reaction apparatus 300 does not have a required specification for the water content of hydrogen gas. This is because water is produced in the methanation reaction, and the methanation reaction unit 340 is made of a material having resistance to water. Therefore, by configuring the methane production system 600 in combination with the dehumidifying system 100 for water electrolysis, the hydrogen gas generated by the water electrolysis system 200 can be used with less waste. In other words, the utilization rate of the hydrogen gas generated by the water electrolysis system 200 can be improved.

また、メタン化反応装置３００は、例えば、燃料電池自動車向けの水素に比べて、水分量が多い水素でも使用することが可能である。そのため、簡易な構成であり、さらには、消費電力を低減する制御が可能である水電解用除湿システム１００と共にメタン製造システム６００を構成することにより、メタン製造システム６００のシステム構成を簡易にして低廉化することができ、また、メタン製造システム６００の消費電力を低減することができる。 Further, the methanation reaction device 300 can be used, for example, with hydrogen having a higher water content than hydrogen for a fuel cell vehicle. Therefore, by configuring the methane production system 600 together with the dehumidifying system 100 for water electrolysis, which has a simple configuration and can be controlled to reduce power consumption, the system configuration of the methane production system 600 can be simplified and inexpensive. In addition, the power consumption of the methane production system 600 can be reduced.

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 <Modified example of this embodiment>
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

・上記実施形態において、水電解槽２１０として、ＰＥＭ型水電解槽を例示したが、水電解槽の種類は、上記実施形態に限定されない。例えば、アルカリ水電解槽、高温水蒸気電解槽等を用いてもよい。ＰＥＭ型水電解槽の場合は、生成される水素ガスの含水量が高く、動作温度も高いため、水素ガスに含まれる水蒸気量が多く、水蒸気の分離が問題となることが多いため、水電解用除湿システム１００を用いるのが好適である。 -In the above embodiment, the PEM type water electrolysis tank is exemplified as the water electrolysis tank 210, but the type of the water electrolysis tank is not limited to the above embodiment. For example, an alkaline water electrolyzer, a high temperature steam electrolyzer, or the like may be used. In the case of the PEM type water electrolysis tank, the water content of the generated hydrogen gas is high and the operating temperature is also high, so that the amount of water vapor contained in the hydrogen gas is large and the separation of water vapor is often a problem. It is preferable to use the dehumidifying system 100.

・上記実施形態において、電源５００から水電解電力制御部２２０を介して電力制御部２０に電力が供給される例を示したが、これに限定されない。例えば、電源５００から、直接、電力制御部２０に対して電力が供給されてもよい。また、水電解槽２１０に電力を供給する電源と異なる他の電源から、水電解用除湿システム１００の除湿部１０に対して電力を供給する構成にしてもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which electric power is supplied from the power source 500 to the electric power control unit 20 via the water electrolysis electric power control unit 220, but the present invention is not limited to this. For example, electric power may be directly supplied from the power source 500 to the electric power control unit 20. Further, the dehumidifying section 10 of the water electrolysis dehumidifying system 100 may be supplied with electric power from another power source different from the power source for supplying electric power to the water electrolytic cell 210.

・上記実施形態において、電力制御部２０が水電解電力制御部２２０からの電力供給が無いときに、冷却部１２への電力供給をしない例を示したが、これに限定されない。例えば、水電解用除湿システム１００が、水電解電力制御部２２０から水電解槽２１０への電力供給を検出する電力センサを備え、電力制御部２０が電力センサからの検出信号を用いて、水電解電力制御部２２０から水電解槽２１０への電力供給が無いときに、電力制御部２０が冷却部１２への電力供給をしないように制御してもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which the power control unit 20 does not supply power to the cooling unit 12 when there is no power supply from the water electrolysis power control unit 220, but the present invention is not limited to this. For example, the dehumidifying system 100 for water electrolysis includes a power sensor that detects the power supply from the water electrolysis power control unit 220 to the water electrolysis tank 210, and the power control unit 20 uses the detection signal from the power sensor to electrolyze water. When there is no power supply from the power control unit 220 to the water electrolysis tank 210, the power control unit 20 may be controlled so as not to supply power to the cooling unit 12.

・上記実施形態において、水分量（含水量）が所定の閾値以下の第２水素ガスを貯留する第１タンク４０と、水分量（含水量）が所定の閾値より大きい第２水素ガスを貯留する第２タンク５０とを、それぞれ、１つずつ備える例を示したが、それぞれ、１つ以上ずつ備えてもよい。第１タンク４０の数と、第２タンク５０の数は、同じでもよく、異なってもよい。 -In the above embodiment, the first tank 40 for storing the second hydrogen gas having a water content (water content) equal to or less than a predetermined threshold value and the second hydrogen gas having a water content (water content) larger than the predetermined threshold value are stored. Although the example in which one second tank 50 is provided is shown, one or more may be provided for each. The number of the first tank 40 and the number of the second tank 50 may be the same or different.

・上記実施形態において、第１タンク４０と第２タンク５０とを備え、水分量に応じて第２水素ガスの貯留先を切替える構成を例示したが、第２タンク５０を備えない構成にしてもよい。例えば、水分量が所定の閾値より大きい第２水素ガスを、除湿部１０と異なる除湿部に導入する構成にしてもよい。このようにしても、水分量が所定の閾値以下の第２水素ガスを提供することができる。 -In the above embodiment, the configuration in which the first tank 40 and the second tank 50 are provided and the storage destination of the second hydrogen gas is switched according to the amount of water is illustrated, but even if the configuration is not provided with the second tank 50. good. For example, a secondary hydrogen gas having a water content larger than a predetermined threshold value may be introduced into a dehumidifying unit different from the dehumidifying unit 10. Even in this way, it is possible to provide the second hydrogen gas having a water content equal to or less than a predetermined threshold value.

・上記実施形態において、第２水素ガスの水分量を２種類に分けてタンクに貯留する例を示したが、３種類以上に分けてもよい。 -In the above embodiment, the example in which the water content of the second hydrogen gas is divided into two types and stored in the tank is shown, but it may be divided into three or more types.

・前記第１タンクが満杯の間、前記冷却部への供給電力を、前記第１タンクが満杯になる前より低減させてもよい。このようにしても、水電解用除湿システム１００への供給電力を低減させることができる。 -While the first tank is full, the power supplied to the cooling unit may be reduced compared to before the first tank is full. Even in this way, the power supplied to the dehumidifying system 100 for water electrolysis can be reduced.

・上記実施形態において、第１タンク４０が満杯の間、第２水素ガスの水分量によらず、第２水素ガスを第２タンク５０に流入させる例を示したが、第１タンク４０が満杯の間も、第２水素ガスの水分量が閾値Ｔｈより大きい場合に、第２タンク５０に流入させてもよい。 -In the above embodiment, while the first tank 40 is full, the second hydrogen gas is allowed to flow into the second tank 50 regardless of the water content of the second hydrogen gas, but the first tank 40 is full. In the meantime, if the water content of the second hydrogen gas is larger than the threshold value Th, it may flow into the second tank 50.

・上記実施形態の水電解用除湿システム１００と、水電解システム２００とを備える水素製造システムを構成してもよい。また、水電解用除湿システム１００と、水電解システム２００と、メタン化反応装置３００と、を備えるメタン製造システムを構成してもよい。 A hydrogen production system including the water electrolysis dehumidifying system 100 of the above embodiment and the water electrolysis system 200 may be configured. Further, a methane production system including a water electrolysis dehumidifying system 100, a water electrolysis system 200, and a methanation reaction device 300 may be configured.

以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれる。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、削除することができる。 Although the present invention has been described above based on the embodiments and modifications, the embodiments of the above-described embodiments are for facilitating the understanding of the present invention and do not limit the present invention. The present invention may be modified or improved without departing from the spirit and claims, and the present invention includes an equivalent thereof. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it may be deleted as appropriate.

Ｈ…水分量
Ｔｈ…閾値
１０…除湿部
１２…冷却部
１４…気液分離部
２０…電力制御部
３０…水分量検出部
４０…第１タンク
４２、５２…圧力センサ
５０…第２タンク
６０…切替部
７０…貯留制御部
１００…水電解用除湿システム
２００…水電解システム
２１０…水電解槽
２２０…水電解電力制御部
２３０…気液分離器
３００…メタン化反応装置
３１０…第１流量制御部
３２０…第２流量制御部
３３０…二酸化炭素回収部
３４０…メタン化反応部
４２０…燃焼器等
４４０…脱水器
４６０…加圧装置
５００…電源
６００…メタン製造システム H ... Moisture content Th ... Threshold 10 ... Dehumidifying unit 12 ... Cooling unit 14 ... Gas-liquid separation unit 20 ... Power control unit 30 ... Moisture content detection unit 40 ... First tank 42, 52 ... Pressure sensor 50 ... Second tank 60 ... Switching unit 70 ... Storage control unit 100 ... Dehumidifying system for water electrolysis 200 ... Water electrolysis system 210 ... Water electrolysis tank 220 ... Water electrolysis power control unit 230 ... Gas-liquid separator 300 ... Methanization reactor 310 ... First flow control unit 320 ... Second flow control unit 330 ... Carbon dioxide recovery unit 340 ... Methanization reaction unit 420 ... Combustor, etc. 440 ... Dehydrator 460 ... Pressurizing device 500 ... Power supply 600 ... Methane production system

Claims

A dehumidifying system for water electrolysis that dehumidifies hydrogen gas containing water vapor generated by water electrolysis in a water electrolysis tank.
A dehumidifying section that is connected to the water electrolysis tank and dehumidifies the first hydrogen gas supplied from the water electrolysis tank to the dehumidifying system for water electrolysis, and is a cooling section having an electronic cooling element and a downstream section of the cooling section. A dehumidifying unit, including a gas-liquid separation unit connected to the
A power control unit that controls the power supply from the power source to the cooling unit of the dehumidifying unit, and at least a power control unit that does not supply power to the cooling unit when power is not supplied to the water electrolytic cell.
A water content detection unit located downstream of the dehumidification unit and detecting the water content of the second hydrogen gas discharged from the dehumidification unit, and a water content detection unit.
The first tank capable of storing the second hydrogen gas and
A storage control unit that causes the second gas to flow into the first tank when the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detection unit is equal to or less than a predetermined threshold value.
Dehumidifying system for water electrolysis.

The dehumidifying system for water electrolysis according to claim 1.
The power control unit
While the first tank is full, the power supplied to the cooling unit is reduced compared to before the first tank is full.
Dehumidification system for water electrolysis.

The dehumidifying system for water electrolysis according to claim 1 or 2.
The second tank capable of storing the second hydrogen gas and
A switching unit capable of switching the inflow destination of the second hydrogen gas between the first tank and the second tank,
Further prepare
The storage control unit
When the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detection unit is larger than the predetermined threshold value, the switching unit is controlled to allow the second hydrogen gas to flow into the second tank.
Dehumidification system for water electrolysis.

The dehumidifying system for water electrolysis according to claim 2.
The second tank capable of storing the second hydrogen gas and
A switching unit capable of switching the inflow destination of the second hydrogen gas between the first tank and the second tank,
Further prepare
The storage control unit
While the first tank is full, the switching unit is controlled to allow the second hydrogen gas to flow into the second tank regardless of the water content of the second hydrogen gas.
Dehumidification system for water electrolysis.

A methane production system that produces methane from carbon dioxide and hydrogen.
The dehumidifying system for water electrolysis according to claim 3 or 4.
A carbon dioxide-containing gas supplied from a supply source is passed through an adsorbent connected to the first tank of the dehumidifying system for water electrolysis and having carbon dioxide adsorption performance, and the adsorbent is passed through the first tank in the first tank. 2 A carbon dioxide recovery unit that collects carbon dioxide in the carbon dioxide-containing gas by flowing hydrogen gas.
The carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device connected to the second tank of the dehumidifying system for water electrolysis and connected to the carbon dioxide recovery unit, and the second tank stored in the second tank. A methanation reaction unit that causes a methanation reaction using hydrogen gas, and
To prepare
Methane production system.

It is a control method of a dehumidifying system for water electrolysis that dehumidifies hydrogen gas containing water vapor generated by water electrolysis in a water electrolysis tank.
The dehumidifying system for water electrolysis is
A dehumidifying section that is connected to the water electrolysis tank and dehumidifies the first hydrogen gas supplied from the water electrolysis tank to the dehumidifying system for water electrolysis, and is a cooling section having an electronic cooling element and a downstream section of the cooling section. A dehumidifying unit, including a gas-liquid separation unit connected to the
A water content detection unit located downstream of the dehumidification unit and detecting the water content of the second hydrogen gas discharged from the dehumidification unit, and a water content detection unit.
The first tank capable of storing the second hydrogen gas and
Equipped with
At least, when the electric power is not supplied to the water electrolytic cell, the electric power is not supplied to the cooling unit.
When the water content of the second hydrogen gas detected by the water content detection unit is equal to or less than a predetermined threshold value, the second gas is allowed to flow into the first tank.
How to control the dehumidification system for water electrolysis.