JP6574893B2 - Hydrogen leak prevention system, hydrogen leak prevention method hydrogen production system, power storage system - Google Patents
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Description
本発明は、水素漏えい防止システム、水素漏えい防止方法、水素製造システム、電力貯蔵システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen leakage prevention system, a hydrogen leakage prevention method, a hydrogen production system, and a power storage system.
近年、化石燃料の枯渇、および大気中への二酸化炭素の放出による地球温暖化などの環境問題、エネルギーセキュリティー、などの観点から、太陽光や風力、地熱などに代表される再生可能エネルギーの導入が推進されている。また、二次エネルギーとして、貯蔵や輸送の観点から、水素エネルギーが注目されている。現在、水素の製造方法は、コストや技術の面から、化石燃料を改質する手法が主流となっている。 In recent years, renewable energy such as solar power, wind power, and geothermal heat has been introduced from the viewpoints of environmental issues such as depletion of fossil fuels and global warming due to the release of carbon dioxide into the atmosphere, and energy security. Has been promoted. As secondary energy, hydrogen energy has attracted attention from the viewpoint of storage and transportation. Currently, hydrogen production methods mainly use fossil fuel reforming methods in terms of cost and technology.
また、再生可能エネルギーは、近年導入が拡大しているが、その特質上、出力の安定化や電力需要等に対応するように発電量を任意に調整することが難しいという課題がある。 In addition, the introduction of renewable energy has been increasing in recent years, but due to its characteristics, there is a problem that it is difficult to arbitrarily adjust the amount of power generation so as to respond to output stabilization, power demand, and the like.
そこで、再生可能エネルギーから取得した電気エネルギーにより水の電気分解(電解)による水素製造を行い、この水素を一旦貯蔵し、必要なときにこの貯蔵された水素を燃料として発電を行う手法が検討されている。 Therefore, a method for producing hydrogen by electrolysis (electrolysis) of water using electric energy obtained from renewable energy, storing this hydrogen once, and generating electricity using this stored hydrogen as fuel when necessary is studied. ing.
電解による水素製造方法の中で、高効率な手法として、固体酸化物形電気化学セルを用いた高温水蒸気電解がある。なお、通常、水蒸気電解は、スタックあるいはモジュールなどと称されている、複数のセルを束ね統合化した固体酸化物形電気化学セル群を用いて実施されている。 Among hydrogen production methods by electrolysis, high-efficiency techniques include high-temperature steam electrolysis using a solid oxide electrochemical cell. In general, steam electrolysis is performed using a solid oxide electrochemical cell group called a stack or a module, in which a plurality of cells are bundled and integrated.
高温水蒸気電解による水素製造方法は、固体酸化物形電気化学セルを用い、高温(主に500〜1000℃の温度域)で水蒸気を電気分解し、水素を製造する方法である。一般に、この固体酸化物形電気化学セルは、固体酸化物(セラミックス)を主構成としていることから、金属材などと比較して強度的に不利であることが多い。このことから、固体酸化物電気化学セルやセルスタックから水素や酸素が周囲環境に拡散しないようにすることが求められる。 The method for producing hydrogen by high-temperature steam electrolysis is a method for producing hydrogen by electrolyzing water vapor at a high temperature (mainly in a temperature range of 500 to 1000 ° C.) using a solid oxide electrochemical cell. In general, this solid oxide electrochemical cell is mainly disadvantageous in terms of strength as compared with metal materials and the like because it mainly comprises a solid oxide (ceramics). For this reason, it is required to prevent hydrogen and oxygen from diffusing into the surrounding environment from the solid oxide electrochemical cell or cell stack.
本発明が解決しようとする課題は、水素が漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させた水素漏えい防止システム、水素漏えい防止方法、水素製造システム、電力貯蔵システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a hydrogen leakage prevention system, a hydrogen leakage prevention method, a hydrogen production system, and an electric power storage system that improve safety by stopping the system immediately when hydrogen leaks. That is.
本発明の実施形態による水素漏えい防止システムは、
水蒸気を電気分解して水素および酸素を生成させる電解部と、
前記電解部を炉内に収容し、この収容された前記電解部の加熱を行う電気炉と、
前記電解部に水蒸気を供給する供給管と、
前記電解部から水素を流出させる流出管と、
前記電気炉の炉内のガス成分を検知する検知装置と、
前記検知装置から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定する判定装置と、
前記判定装置による判定に基づき、前記電解部に供給される水蒸気量を制御する制御装置と
を具備するものである。A hydrogen leakage prevention system according to an embodiment of the present invention includes:
An electrolysis unit that electrolyzes water vapor to produce hydrogen and oxygen;
An electric furnace that houses the electrolysis section in a furnace and heats the electrolysis section housed;
A supply pipe for supplying water vapor to the electrolysis unit;
An outflow pipe for flowing out hydrogen from the electrolysis section;
A detection device for detecting a gas component in the furnace of the electric furnace;
A determination device for determining the presence or absence of hydrogen leakage in the furnace from the data acquired from the detection device;
And a control device that controls the amount of water vapor supplied to the electrolysis unit based on the determination by the determination device.
本発明の実施形態によれば、水素が漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。 According to the embodiment of the present invention, when hydrogen leaks, safety can be improved by stopping the system immediately.
<水素漏えい防止システム>
<< 第一の形態 >>
図1は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図1に示される水素漏えい防止システムは、
水蒸気を電気分解して水素および酸素を生成させる電解部1と、
電解部1を炉内に収容し、この収容された電解部1の加熱を行う電気炉2と、
電解部1に水蒸気を供給する供給管3と、
電解部1から水素を流出させる流出管4と、
電気炉2の炉内のガス成分を検知する検知装置5と、
検知装置5から取得されたデータから炉内における水素の漏えいの有無を判定する判定装置6と、
判定装置6による判定に基づき、電解部に供給される水蒸気量を制御する制御装置7と
を具備するものである。<Hydrogen leakage prevention system>
<< First form >>
FIG. 1 shows an outline of a preferred specific example of a hydrogen leakage prevention system according to an embodiment of the present invention.
The hydrogen leakage prevention system shown in FIG.
An
An
A
An
A detection device 5 for detecting a gas component in the furnace of the
A determination device 6 for determining the presence or absence of hydrogen leakage in the furnace from the data acquired from the detection device 5;
And a
電解部1は、電解質としてイオン伝導性を持つ固体酸化物を用い、この固体酸化物電解質を水素極と酸素極とで挟んで構成されてなる電解セルが、複数重ね合わされてなるものである。図2に示されるように、一つの電解セル10は、固体酸化物からなる電解質10aを水素極10bと酸素極10cとで挟んで構成されてなり、この水素極10b側に水(H2O)が水蒸気の形態で供給され、水素極10bにおける H2O+2e− → H2+O2− の反応によって水素の生成がなされ、一方、酸素極10cにおける O2− → 1/2 O2+2e− の反応によって酸素の生成がなされる結果、電解セル10に供給された水が、水素と酸素へと電気分解されるようになっている。The
この電解セル10(単セル)が複数個重ね合わせて、電解部1を形成することができる。なお、個々のセルとセルとの間には、必要に応じてさらにセパレータ(図示せず)を配置することができる。
The
電気炉2は、前記電解部1を炉内に収容し、主として、この収容された電解部1の加熱を行うためにヒータ9が配置されている。この電気炉2は、断熱性材料で形成されていることが好ましい。一つの電気炉2は、固体酸化物形電解セルスタック10を1個または複数個収容することができる。
In the
電解部1には、水蒸気を供給する供給管3と、電解部1で生成された水素を流出させる流出管4と、場合により、電解部1で生成された酸素を流出させる酸素流出管(図示せず)が接続されている。また、この電解部1には、水蒸気の電気分解を行うための電力を供給するための電力供給線(図示せず)が接続される。
The
電解部1からの漏えい物(例えば、水素、酸素あるいは水蒸気)がある場合、これらは、電気炉2の内部(即ち、電気炉2の炉の内面2’とこの電気炉2に収容された電解部1との間の空隙8)に漏出することになる。ここで、電解部1には、必要に応じて、水蒸気と共に水蒸気以外のガスを供給することができる。水蒸気以外のガスとしては、例えば窒素、空気を挙げることができる。
If there is leakage (for example, hydrogen, oxygen, or water vapor) from the
空隙8に漏出した水素は、電気炉2内に設置された水素検知装置51によって検知され、検知装置51から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定装置61にて判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。例えば、検知装置51で電気炉2内の水素濃度を継続的ないし断続的に計測し、この検知装置51の計測データをもとに、空隙8における水素の存在を判定装置61が判定し、極微量の水素の存在を判定した場合(もしくは所定濃度以上の水素の存在を判定した場合)に、制御装置7の制御弁を閉じて、電解部1への水蒸気の供給を遮断することができる。これによって、電解部1での水蒸気の電気分解が停止され、水素の生成が停止され、電気炉2内への水素の漏えいが停止され、水素濃度の上昇を抑えることができる。
Hydrogen leaking into the
以上の本発明の第一の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the first aspect of the present invention, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by stopping the system immediately. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided.
<< 第二の形態 >>
図3は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図3に示される水素漏えい防止システムは、図1に記載された水素検知装置51の代わりに「水蒸気検知装置52」を用いるものである。したがって、水蒸気検知装置52以外は、第一の形態に関して、前記したものと同様なものを用いることができる。<< Second form >>
FIG. 3 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
The hydrogen leakage prevention system shown in FIG. 3 uses a “water
本発明の第二の形態は、電気炉2の炉内(即ち、空隙8)に存在する水蒸気を、水蒸気検知装置52で検知し、この検知装置52から取得されたデータから電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定装置62で判定し、それに基づき、電解部1に供給される水蒸気量を制御装置7で制御するものである。
In the second embodiment of the present invention, water vapor present in the furnace of the electric furnace 2 (that is, the gap 8) is detected by the water
この水蒸気検知装置52は、電解部1から空隙8へ水素の漏出が生じた場合、その漏出した水素と、同じく空隙8に存在する酸素(例えば、空隙8に存在する空気中の酸素)等との反応生成物である水蒸気を検知することができるようになっている。
When water leaks from the
判定装置62では、水蒸気検知装置52から取得されたデータと、例えば予め蓄積された水素漏えいがない場合の水蒸気データとを対比することによって、水素漏えいの有無を判定することできる。
The
判定装置62が水素の漏えいを判定した場合、制御装置7の制御弁を閉じて、電解部1への水蒸気の供給を遮断することができる。これによって、電解部1での水蒸気の電気分解が停止され、水素の生成が停止され、電気炉2内への水素の漏えいが停止され、水素濃度の上昇を抑えることができる。
When the
以上の本発明の第二の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏えいした場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the second aspect of the present invention described above, when hydrogen leaks from the electrolytic section, safety can be improved by stopping the system immediately. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided.
<< 第三の形態 >>
図4は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図4に示される水素漏えい防止システムは、検知装置51が、電気炉2の炉内(具体的には、空隙8)から導かれたガス成分の流路11中に配置されている以外は、図1に示される第一の形態と同様のものである。<< Third form >>
FIG. 4 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
The hydrogen leakage prevention system shown in FIG. 4 is configured in such a manner that the
したがって、ガス成分の流路11が設けられ、電気炉2の炉内から導かれたガス成分を検知できるように水素検知装置51が設置されている以外は、第一の形態に関して、前記したものと同様なものである。
Therefore, the above-described one is provided with respect to the first embodiment except that a gas
ガス成分の流路11は、そこに水素検知装置51が設置可能であって、そこに電気炉2の炉内の空隙8に存在するガスを流通しえるようなっているならば、その構造、形態等は特に制限されない。例えば、図4のように、流路11は、電気炉2側の一端が空隙8に開口し、もう一端が電気炉2の外部空間に開口していることができる。また、流路11は、電気炉2側の一端が空隙8に開口した細長い管状形態をしていてもよい。
If the
ガス成分の流路11の設置位置ならびに電気炉2からのガスの取得位置も特に制限されない。好ましくは、図4のように、電気炉2の上方に設置し、電気炉2の天井部に設けられた開口部12を通して電気炉3内部からガスを取得することができる。
The installation position of the gas
なお、この開口部12には、必要に応じて、ガス流量の調整機構13等を設けることができる。例えば、流路11において水素濃度の検知が必要でない時には、このガス流量の調整機構13でガス流を遮断することによって、流路11の他方の開口から外部へガスが漏出することを防止することができる。このガス流量の調整機構13でガス流量を低下させる場合は、高温ガスの排出に伴う、電気炉2内の温度低下を抑制することができる。この場合のガス流量の調整機構13としては、好ましくは、ガス透過性の織物、編み物、綿状物等を挙げることができる。
The
流路11に設置され水蒸気検知装置51から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定装置61にて判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
The
これによって、第一の形態と同様に、電解部1での水蒸気の電気分解が停止され、水素の生成が停止され、電気炉2内への水素の漏えいが停止され、水素濃度の上昇を抑えることができる。
Thus, as in the first embodiment, the electrolysis of water vapor in the
以上の本発明の第三の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏えいした場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the third aspect of the present invention described above, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by stopping the system immediately. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided.
また、水素検知装置51の代わりに水蒸気検知装置52を用いることによっても、同様に水素の漏えいの有無を判定でき、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
Further, by using the water
<< 第四の形態 >>
図5は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図5に示される第四の形態の水素漏えい防止システムは、燃焼触媒14が設置されていること以外は、図4に示される第三の形態と同様なものである。したがって、燃焼触媒14以外は、第三の形態に関して、前記したものと同様なものである。<< Fourth form >>
FIG. 5 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
The hydrogen leakage prevention system of the fourth form shown in FIG. 5 is the same as the third form shown in FIG. 4 except that the
燃焼触媒14は、水素を酸化(ここでの酸化とは、燃焼を包含する)させる作用を有するものであるならば、材質や形状などは特に問わない。材質に関しては、PtやRuなどの貴金属成分を含むものが望ましい。形状についても、粒子状、円筒状、ハニカム状等が挙げられるが、特に問わない。
The
この第四の形態においては、電気炉2の炉内から流路11に導かれたガス成分の流路中の水素検知装置51の下流側に、燃焼触媒14が設置されている。即ち、電気炉2の空隙8から流路11に導かれたガス成分は、水素検知装置51によって水素濃度が測定された後、燃焼触媒14を透過し、その後、流路11から外部へ排出されるようになっている。
In the fourth embodiment, the
このように燃焼触媒14が設置されていることによって、電解部2から空隙8へ水素が漏えいしたとしても、漏えいした水素が流路11から外部へ排出されることが防止されている。
Thus, even if hydrogen leaks from the
第三の態様と同様に、流路11に設置され水素検知装置51から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定装置61にて判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
Similarly to the third aspect, the
これによって、第三の形態と同様に、電解部1での水蒸気の電気分解が停止され、水素の生成が停止され、電気炉2内への水素の漏えいが停止され、水素濃度の上昇を抑えることができる。
As a result, similarly to the third embodiment, the electrolysis of water vapor in the
以上の本発明の第四の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。さらに、電気炉から周囲環境への水素の漏えいが防止されているので、さらなる安全性の向上が達成されている。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the fourth embodiment of the present invention, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by quickly stopping the system. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided. Furthermore, since leakage of hydrogen from the electric furnace to the surrounding environment is prevented, further improvement in safety is achieved.
<< 第五の形態 >>
図6は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図6に示される第五の形態の水素漏えい防止システムは、具体的には、検知装置5が、燃焼触媒14およびこの燃焼触媒14の温度を計測する装置15を有し、かつ、判定装置63が、前記燃焼触媒14の温度を計測する装置15から取得された温度データをもとに、電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができるものである。<< Fifth form >>
FIG. 6 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
In the hydrogen leakage prevention system of the fifth embodiment shown in FIG. 6, specifically, the detection device 5 includes the
燃焼触媒14は、水素を酸化(ここでの酸化とは、燃焼を包含する)させる作用を有するものであるならば、材質や形状などは特に問わない。材質に関しては、PtやRuなどの貴金属成分を含むものが望ましい。形状についても、粒子状、円筒状、ハニカム状等が挙げられるが、特に問わない。
The
燃焼触媒14は、そこでの水素と酸素との反応を受けてその温度が上昇することから、そこに設けられた「燃焼触媒14の温度を計測する装置(温度センサ)15」から取得された温度データをもとに、酸化触媒14における水素(即ち、電気炉2内で漏出した水素)の存在ならびに水素存在量の変化(例えば増大)を検知することができる。
Since the temperature of the
前記装置15から取得されたデータから電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定装置63にて判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
The
以上の本発明の第五の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。さらに、電気炉から周囲環境への水素の漏えいが防止されているので、さらなる安全性の向上が達成されている。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the fifth aspect of the present invention described above, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by quickly stopping the system. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided. Furthermore, since leakage of hydrogen from the electric furnace to the surrounding environment is prevented, further improvement in safety is achieved.
<< 第六の形態 >>
図7は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図7に示される第六の形態の水素漏えい防止システムは、具体的には、検知装置5が、電気炉2内の温度変化を計測する装置16を有し、かつ、判定装置64が、前記温度変化を計測する装置16から取得された温度データから前記電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定し、それに基づき、制御装置7が前記電解部1に供給される蒸気量を制御することができるものである。<< Sixth form >>
FIG. 7 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
In the hydrogen leakage prevention system of the sixth embodiment shown in FIG. 7, specifically, the detection device 5 has a
電気炉2内の温度は、水素の漏えいが生じた場合、水素と酸素との反応を受けて温度が上昇することから、そこに設けられた「電気炉2内の温度変化を計測する装置16」から取得された温度データをもとに、電気炉2内で漏出した水素の存在ならびに水素存在量の変化(例えば増大)を判定することができる。
When the leakage of hydrogen occurs, the temperature in the
温度変化を計測する装置16としては、好ましくは電気抵抗器を用いることができる。これは、電気抵抗器の抵抗値が温度変化によって変化することを利用して、抵抗値の変化から温度変化を検出するものである。
As the
前記装置16から取得されたデータから電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定装置64にて判定し、それに基づき、制御部7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
The
以上の本発明の第六の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。さらに、電気炉から周囲環境への水素の漏えいが防止されているので、さらなる安全性の向上が達成されている。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the sixth aspect of the present invention, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by stopping the system immediately. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided. Furthermore, since leakage of hydrogen from the electric furnace to the surrounding environment is prevented, further improvement in safety is achieved.
<< 第七の形態 >>
図8は、本発明の実施形態による水素漏えい防止システムの好ましい一具体例の概要について示すものである。
図8に示される第七の形態の水素漏えい防止システムは、具体的には、検知装置5が、電気炉2の炉内に配設されたヒータ9であり、制御装置が、前記ヒータ9から取得されたヒータ9の電気抵抗値の変化から電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定し、それに基づき、電解部1に供給される水蒸気量を制御するものである。<< Seventh form >>
FIG. 8 shows an outline of a preferable specific example of the hydrogen leakage prevention system according to the embodiment of the present invention.
Specifically, in the hydrogen leakage prevention system of the seventh embodiment shown in FIG. 8, the detection device 5 is a
ヒータ9には、ヒータ9の出力を制御するヒータ制御装置17を接続することができる。電気炉2内の温度は、水素の漏えいが生じた場合、水素と酸素との反応を受けて温度が上昇し、これによってヒータ制御装置17によって制御されたヒータ9の出力低下をもとに、電気炉2内で漏出した水素の存在ならびに水素存在量の変化(例えば増大)を検知することができる。
A
ヒータ9から取得されたデータから電気炉2内における水素の漏えいの有無を判定装置65にて判定し、それに基づき、制御装置7において、電解部1に供給される水蒸気量を制御することができる。
Based on the data acquired from the
以上の本発明の第七の形態による水素漏えい防止システムによれば、水素が電解部から漏洩した場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。さらに、電気炉から周囲環境への水素の漏えいが防止されているので、さらなる安全性の向上が達成されている。 According to the hydrogen leakage prevention system according to the seventh aspect of the present invention, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by quickly stopping the system. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided. Furthermore, since leakage of hydrogen from the electric furnace to the surrounding environment is prevented, further improvement in safety is achieved.
<水素製造システムおよび電力貯蔵システム>
図9は、水素製造システムおよび電力貯蔵システムの概念図である。
図9に示されるように、水素製造システムは、発電部(ないし電気エネルギー供給源)Aと、その発電部Aで発電した電力を用い、水を水素と酸素に分解して水素を製造する電気分解部Bとを具備してなるものである。電力貯蔵システムは、発電部(ないし電気エネルギー供給源)Aと、この発電部Aからの電力を用い、水を水素と酸素に分解して水素を製造する電気分解部Bと、電気分解部Bで製造された水素を貯蔵する貯蔵部Cと、貯蔵された水素を燃料として発電を行う発電部Dとを具備してなるものである。なお、電気分解部Bで生成された酸素は、必要に応じて、貯蔵部Eで貯蔵することができるし、この酸素を流体状の支燃性物質として利用することもできる。<Hydrogen production system and power storage system>
FIG. 9 is a conceptual diagram of the hydrogen production system and the power storage system.
As shown in FIG. 9, the hydrogen production system uses a power generation unit (or electrical energy supply source) A and electric power generated by the power generation unit A to generate hydrogen by decomposing water into hydrogen and oxygen to produce hydrogen. And a decomposition part B. The power storage system includes a power generation unit (or electrical energy supply source) A, an electrolysis unit B that uses the power from the power generation unit A to decompose water into hydrogen and oxygen to produce hydrogen, and an electrolysis unit B. The storage part C which stores the hydrogen manufactured in (1), and the power generation part D which generates electric power using the stored hydrogen as a fuel are provided. In addition, the oxygen produced | generated in the electrolysis part B can be stored in the storage part E as needed, and this oxygen can also be utilized as a fluid-like combustion support substance.
水素製造システムは、電気分解部Bに水蒸気および電気エネルギーを供給して、電気分解部Bにおいて水蒸気の電気分解を行って、水素の製造を行う水素製造システムであって、水素漏えい防止システムを具備してなるである。 The hydrogen production system is a hydrogen production system for producing hydrogen by supplying water vapor and electric energy to the electrolysis unit B, and electrolyzing the water vapor in the electrolysis unit B, and includes a hydrogen leakage prevention system. It is done.
電力貯蔵システムは、水蒸気の電気分解によって水素を製造する電気分解部Bと、水素を貯蔵する貯蔵部Cと、貯蔵された水素を燃料として発電を行う発電部Dとを具備してなる電力貯蔵システムであって、水素漏えい防止システムを具備してなるものである。 The power storage system includes an electrolysis unit B that produces hydrogen by electrolysis of water vapor, a storage unit C that stores hydrogen, and a power generation unit D that generates power using the stored hydrogen as fuel. A system comprising a hydrogen leakage prevention system.
ここで、水素漏えい防止システムの好ましい具体例には、第一の形態〜第七の形態において記載されたものが包含され、これらの水素漏えい防止システムは、図1〜図8にも示されるように、電気分解部Bの周囲に適応することができる。 Here, preferable specific examples of the hydrogen leakage prevention system include those described in the first to seventh embodiments, and these hydrogen leakage prevention systems are also shown in FIGS. Further, it can be adapted to the periphery of the electrolysis part B.
本発明の実施形態による水素製造システムおよび電力貯蔵システムでは、水素が電解部から漏えいした場合、早急にシステムを停止することで安全性を向上させることができる。かつ、水素製造効率の低下した状態での運転を避けることができる。 In the hydrogen production system and the power storage system according to the embodiment of the present invention, when hydrogen leaks from the electrolysis unit, safety can be improved by stopping the system immediately. And operation in the state where hydrogen production efficiency fell can be avoided.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1:電解部、2:電気炉、3:供給管、4:流出管、5:検知装置、6:判定装置、7:制御装置、8:空隙、9:ヒータ、10:固体酸化物電解質セル、11:流路、12:開口部、13:ガス流量の調整機構、14:燃焼触媒、15:燃焼触媒の温度を計測する装置、16:温度変化を計測する装置、17:ヒータ制御装置、A:発電部、B:電気分解部、C:水素貯蔵部、D:発電部、E:酸素貯蔵部 1: Electrolysis section, 2: Electric furnace, 3: Supply pipe, 4: Outflow pipe, 5: Detection device, 6: Determination device, 7: Control device, 8: Air gap, 9: Heater, 10: Solid oxide electrolyte cell 11: flow path, 12: opening, 13: gas flow rate adjusting mechanism, 14: combustion catalyst, 15: device for measuring temperature of combustion catalyst, 16: device for measuring temperature change, 17: heater control device, A: power generation unit, B: electrolysis unit, C: hydrogen storage unit, D: power generation unit, E: oxygen storage unit
Claims (9)
前記電解部を炉内に収容し、この収容された前記電解部の加熱を行う電気炉と、
前記電解部に水蒸気を供給する供給管と、
前記電解部から水素を流出させる流出管と、
前記電気炉の炉内のガス成分を検知する検知装置と、
前記検知装置から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定する判定装置と、
前記判定装置による判定に基づき、前記電解部に供給される水蒸気量を制御する制御装置と
を具備する水素漏えい防止システム。An electrolysis unit that electrolyzes water vapor to produce hydrogen and oxygen;
An electric furnace that houses the electrolysis section in a furnace and heats the electrolysis section housed;
A supply pipe for supplying water vapor to the electrolysis unit;
An outflow pipe for flowing out hydrogen from the electrolysis section;
A detection device for detecting a gas component in the furnace of the electric furnace;
A determination device for determining the presence or absence of hydrogen leakage in the furnace from the data acquired from the detection device;
A hydrogen leakage prevention system comprising: a control device that controls the amount of water vapor supplied to the electrolysis unit based on the determination by the determination device.
前記電解部を炉内に収容し、この収容された前記電解部の加熱を行う電気炉と、
前記電解部に水蒸気を供給する供給管と、
前記電解部から水素を流出させる流出管と、
前記電気炉の炉内のガス成分を検知する検知装置と、
前記電解部に供給される水蒸気量を制御する制御装置とを具備してなる水素製造装置によって水素製造を行う際に、
前記検知装置から取得されたデータから前記炉内における水素の漏えいの有無を判定し、それに基づき、前記電解部に供給される水蒸気量を制御する水素漏えい防止方法。An electrolysis unit that electrolyzes water vapor to produce hydrogen and oxygen;
An electric furnace that houses the electrolysis section in a furnace and heats the electrolysis section housed;
A supply pipe for supplying water vapor to the electrolysis unit;
An outflow pipe for flowing out hydrogen from the electrolysis section;
A detection device for detecting a gas component in the furnace of the electric furnace;
When performing hydrogen production by a hydrogen production apparatus comprising a control device for controlling the amount of water vapor supplied to the electrolysis unit,
A hydrogen leakage prevention method for determining whether or not hydrogen leaks in the furnace from data acquired from the detection device, and controlling an amount of water vapor supplied to the electrolysis unit based on the determination.
前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の水素漏えい防止システムを具備してなる水素製造システム。A hydrogen production system for producing hydrogen by supplying water vapor and electric energy to an electrolysis unit, electrolyzing the water vapor in the electrolysis unit, and producing hydrogen,
A hydrogen production system comprising the hydrogen leakage prevention system according to any one of claims 1 to 6.
前記請求項1〜6のいずれか1項に記載の水素漏えい防止システムを具備してなる電力貯蔵システム。An electric power storage system comprising an electrolysis unit that produces hydrogen by electrolysis of water vapor, a storage unit that stores the hydrogen, and a power generation unit that generates power using the stored hydrogen as a fuel,
A power storage system comprising the hydrogen leakage prevention system according to any one of claims 1 to 6.
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