JP6633571B2 - Hydrogen production equipment and hydrogen production system - Google Patents

Hydrogen production equipment and hydrogen production system Download PDF

Info

Publication number
JP6633571B2
JP6633571B2 JP2017120402A JP2017120402A JP6633571B2 JP 6633571 B2 JP6633571 B2 JP 6633571B2 JP 2017120402 A JP2017120402 A JP 2017120402A JP 2017120402 A JP2017120402 A JP 2017120402A JP 6633571 B2 JP6633571 B2 JP 6633571B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
pure water
hydrogen production
power
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017120402A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017203218A (en
Inventor
朋美 原野
朋美 原野
樋口　勝敏
勝敏 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2017120402A priority Critical patent/JP6633571B2/en
Publication of JP2017203218A publication Critical patent/JP2017203218A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6633571B2 publication Critical patent/JP6633571B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Description

実施形態は、水素製造装置及び水素製造システムに関する。   Embodiments relate to a hydrogen production apparatus and a hydrogen production system.

近年、再生可能エネルギーを利用した水素の製造が試みられている。再生可能エネルギーとは、水力、風力及び太陽光等の自然界によって永続的に補充されるエネルギーをいう。再生可能エネルギーを利用した発電施設、例えば、河川やダムなどの水源に併設された水力発電機、山間部に設けられた風力発電機、及び砂漠に設けられた太陽電池パネル等の近傍に水素製造装置を設置し、これらの発電施設から供給される電力を用いて水を電気分解することにより水素を製造し、製造した水素を消費地まで運搬して、そこで燃料電池や燃料電池車に供給する。このようなシステムを確立することにより、既存の電力系統が到達していない僻地に発電施設を建設し、再生可能エネルギーを有効に収集することができる。また、再生可能エネルギーの出力は不安定であることが多いが、電力を一旦水素に変換することにより、貯蔵が容易になり、発電時と消費時を一致させる必要がなくなる。   In recent years, production of hydrogen using renewable energy has been attempted. Renewable energy refers to energy that is permanently replenished by nature, such as hydro, wind and sunlight. Hydrogen production near renewable energy-generating facilities, such as hydroelectric generators installed alongside water sources such as rivers and dams, wind power generators installed in mountainous areas, and solar panels installed in deserts Equipment is installed, hydrogen is produced by electrolyzing water using electric power supplied from these power generation facilities, and the produced hydrogen is transported to the consuming area, where it is supplied to fuel cells and fuel cell vehicles. . By establishing such a system, it is possible to construct a power generation facility in a remote area where the existing power system has not reached, and to effectively collect renewable energy. Also, the output of renewable energy is often unstable, but once the power is converted to hydrogen, storage becomes easier and there is no need to match power generation and consumption.

しかしながら、このような発電施設が建設される僻地は寒冷地であることが多く、従って、水素製造装置も寒冷地に設置されることが多い。また、水素製造装置と同様に、水素製造装置を収容する建築物も既存の電力系統に接続できないため、再生可能エネルギーを利用した発電施設から電力の供給を受けることになる。従って、発電施設から電力の供給が停止すると、水素製造装置が停止するだけでなく、水素製造装置を収容する建築物の空調も停止する。これにより、水素製造装置の配管内で水が凍結し、配管が破裂する可能性がある。   However, the remote area where such a power generation facility is constructed is often a cold area, and therefore, the hydrogen production apparatus is often installed in the cold area. Further, similarly to the hydrogen production apparatus, the building accommodating the hydrogen production apparatus cannot be connected to the existing power system, so that power is supplied from a power generation facility using renewable energy. Therefore, when the power supply from the power generation facility stops, not only does the hydrogen production device stop, but also the air conditioning of the building containing the hydrogen production device stops. As a result, water may freeze in the piping of the hydrogen production device, and the piping may burst.

「水電解法による水素製造とそのコスト」阿部勲夫、水素エネルギーシステム ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．１（２００８）ｐ．１９−２６"Hydrogen production by water electrolysis and its cost," Isao Abe, Hydrogen Energy System vol. 33, no. 1 (2008) p. 19-26 「再生可能エネルギーを活用する水素貯蔵システム」渡邉久夫 他、東芝レビューＶｏｌ．６８ Ｎｏ７（２０１３）ｐ．３５−３８"Hydrogen Storage System Utilizing Renewable Energy," Hisao Watanabe et al., Toshiba Review Vol. 68 No. 7 (2013) p. 35-38 株式会社神鋼環境ソリューション ホームページ、http://www.kobelco-eco.co.jp/product/suisohassei/hhog_qa.html#Q1Shinko Environmental Solutions Co., Ltd. Website, http://www.kobelco-eco.co.jp/product/suisohassei/hhog_qa.html#Q1

実施形態の目的は、電力の供給が停止しても配管が破裂しない水素製造装置及び水素製造システムを提供することである。   An object of the embodiment is to provide a hydrogen production apparatus and a hydrogen production system in which piping does not burst even when power supply is stopped.

実施形態に係る水素製造装置は、外部から第１電力が供給され、直流の第２電力を出力する整流器と、前記第２電力が供給されてアルカリ性水溶液を電気分解する電解槽と、前記アルカリ性水溶液を保持する電解液タンクと、前記電解槽と前記電解液タンクとの間で前記アルカリ性水溶液を循環させるポンプと、純水を保持する純水タンクと、前記純水タンクと前記電解液タンクとの間に接続され、前記純水タンクから前記電解液タンクに前記純水を流通させる純水管と、不活性ガスが封入された不活性ガスボンベと、を備える。前記第１電力が供給されなくなったときに、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスが前記純水管内に流入し、前記純水管内の純水の少なくとも一部を前記純水管から排出する。 The hydrogen production apparatus according to the embodiment includes a rectifier to which a first power is supplied from the outside and a second DC power is output, an electrolytic cell to which the second power is supplied to electrolyze an alkaline aqueous solution, And a pump that circulates the alkaline aqueous solution between the electrolytic tank and the electrolyte tank, a pure water tank that holds pure water, and a pure water tank and the electrolyte tank. connected between, provided the pure water pipe the circulating pure water to the electrolytic tank from the pure water tank, and an inert gas cylinder inert gas is sealed, the. When the first power is no longer supplied, the inert gas flows from the inert gas cylinder into the pure water pipe, and discharges at least a part of the pure water in the pure water pipe from the pure water pipe .

第１の実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a hydrogen production system according to a first embodiment. 第１の実施形態に係る水素製造装置を示すシステム構成図である。FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a hydrogen production device according to a first embodiment. 第１の実施形態に係る水素製造装置を示す斜視図である。It is a perspective view showing the hydrogen production device concerning a 1st embodiment. 第２の実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。It is a block diagram showing the hydrogen production system concerning a 2nd embodiment. 第３の実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。It is a block diagram showing the hydrogen production system concerning a 3rd embodiment.

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態に係る水素製造システム及びその周辺の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。
本実施形態に係る水素製造システムは、アルカリ電解方式により水を電気分解することにより、水素ガスを製造するシステムである。 (First embodiment)
First, a hydrogen production system according to the first embodiment and a configuration around the hydrogen production system will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a hydrogen production system according to the present embodiment.
The hydrogen production system according to the present embodiment is a system that produces hydrogen gas by electrolyzing water by an alkaline electrolysis method.

図１に示すように、本実施形態に係る水素製造システム１は、水源１００（例えば、河川やダム等）に併設された水力発電施設１０１の近くに設置されている。本実施形態において、水素製造システム１は、僻地であって、山間部の寒冷地に設置されている。なお、本明細書において「僻地」とは、既存の電力系統に接続されていない土地をいう。僻地は、例えば、山間部及び離島等の都会から遠く離れた土地であり、多くの場合、上水道及び下水道も敷設されていない。水力発電施設１０１は、比較的小電力の発電施設であり、交流電力Ｐ１を出力する。   As shown in FIG. 1, the hydrogen production system 1 according to the present embodiment is installed near a hydroelectric power generation facility 101 attached to a water source 100 (for example, a river or a dam). In the present embodiment, the hydrogen production system 1 is installed in a remote area, in a cold area in a mountainous area. In addition, in this specification, "remote area" refers to land that is not connected to the existing power system. A remote place is a land far away from a city, such as a mountain area and a remote island, and in many cases, neither water supply nor sewerage is provided. The hydroelectric power generation facility 101 is a power generation facility with relatively low power, and outputs AC power P1.

水素製造システム１においては、建築物１０が設けられている。建築物１０内には、水素製造装置２０が設置されている。また、建築物１０には、建築物１０内の温度を制御する空調機器１２、建築物１０の内外を照明する照明機器１３、水素製造装置２０の稼働データを収集すると共に外部との通信を行うデータ通信機器１４も設けられている。なお、これら以外にも、例えば、作業員の滞在に必要な家電機器等が設けられていてもよい。更に、建築物１０内には、水素製造装置２０から排出された廃液を貯蔵するドレンタンク１５も設けられている。ドレンタンク１５は、取り外して交換することができ、取り外したドレンタンクはトラック等により運搬することができる。ドレンタンク１５に廃棄される廃液の詳細については、後述する。   In the hydrogen production system 1, a building 10 is provided. A hydrogen production device 20 is installed in the building 10. Further, the building 10 collects operation data of the air conditioner 12 for controlling the temperature inside the building 10, the lighting device 13 for illuminating the inside and outside of the building 10, and the hydrogen production apparatus 20 and communicates with the outside. A data communication device 14 is also provided. In addition to the above, for example, home electric appliances and the like necessary for the stay of the worker may be provided. Further, a drain tank 15 for storing a waste liquid discharged from the hydrogen production device 20 is provided in the building 10. The drain tank 15 can be removed and replaced, and the removed drain tank can be carried by a truck or the like. The details of the waste liquid discarded in the drain tank 15 will be described later.

更にまた、水素製造システム１においては、建築物１０の外部に設置され、水素製造装置２０によって製造された水素ガスを貯蔵する水素タンク１６と、水素製造装置２０まで純水を輸送する輸送容器１７が設けられている。輸送容器１７は、例えばステンレスにより形成されており、その形状は略立方体であり、一辺の長さは１ｍ程度であり、上面にマンホールが取り付けられており、下面に蛇口が取り付けられている。輸送容器１７には、例えば、日本物流機器製ステンレスコンテナ（サニタリー防寒仕様）を用いることができる。なお、輸送容器１７はステンレス製コンテナには限定されず、例えば樹脂製容器であってもよい。   Furthermore, in the hydrogen production system 1, a hydrogen tank 16 that is installed outside the building 10 and stores hydrogen gas produced by the hydrogen production device 20, and a transport container 17 that transports pure water to the hydrogen production device 20. Is provided. The transport container 17 is made of, for example, stainless steel, has a substantially cubic shape, a side length of about 1 m, a manhole on the upper surface, and a faucet on the lower surface. As the transport container 17, for example, a stainless steel container manufactured by Japan Logistics Equipment (sanitary winterization specification) can be used. In addition, the transport container 17 is not limited to a stainless steel container, and may be, for example, a resin container.

水素製造システム１は、僻地に設置されているため、既存の電力系統並びに上水道及び下水道には接続されていない。このため、必要な電力は全て水力発電施設１０１から供給される。また、上下水道がなく、純水を製造することもできないため、水素の製造に要する純水は、他の地域で製造され、輸送容器１７に充填されて、トラック等（図示せず）により外部から搬入される。   Since the hydrogen production system 1 is installed in a remote place, it is not connected to the existing electric power system, water supply and sewerage. Therefore, all necessary power is supplied from the hydroelectric power generation facility 101. Further, since there is no water supply and sewerage and it is not possible to produce pure water, pure water required for producing hydrogen is produced in another area, filled in a transport container 17, and externally supplied by a truck or the like (not shown). It is carried in from.

なお、本実施形態のように、水素製造システム１が水源１００の近傍に設置されており、水道技術的には水源１００から水を供給できる場合であっても、利水権等の法律的な制約や水質が純水製造に適さない等の理由により、水源１００から直接取水して水素製造に用いる純水を製造することが困難な場合もある。このため、水素製造に要する純水を外部からの搬入により供給できる仕組みを設けることは、本実施形態に係る水素製造システム１を導入可能な地域を広げることができる点で好適である。   In addition, even if the hydrogen production system 1 is installed near the water source 100 as in the present embodiment and water can be supplied from the water source 100 in terms of water supply technology, legal restrictions such as the right to use water are required. In some cases, it is difficult to produce pure water used for hydrogen production by directly taking water from the water source 100 for reasons such as water quality is not suitable for pure water production. For this reason, providing a mechanism capable of supplying pure water required for hydrogen production by carrying in from the outside is preferable in that the area where the hydrogen production system 1 according to the present embodiment can be introduced can be expanded.

一方、水素製造システム１で使用された廃水のうち、純水については、例えば水源１００に放出することも考えられるが、水素製造システム１が設置される地域の要請等によっては、たとえ純水であっても環境保護の観点から水素製造システム１の外部に廃棄せず、適切な処理のもとで廃棄が可能な地域まで輸送して廃棄することが望ましい場合もある。そこで、本実施形態に係る水素製造システム１においては、廃水はドレンタンク１５に貯蔵され、適宜取り外されて、トラック等（図示せず）により廃棄可能地域まで輸送することが可能な構成としている。また、水素タンク１６に貯蔵された水素ガスは、水素ローリー車（図示せず）により消費地まで輸送される。   On the other hand, among the wastewater used in the hydrogen production system 1, pure water may be discharged to the water source 100, for example. However, depending on the demand of the area where the hydrogen production system 1 is installed, pure water may be used. In some cases, from the viewpoint of environmental protection, it is sometimes desirable not to dispose of the hydrogen production system 1 outside, but to transport it to an area where disposal is possible under appropriate processing and dispose of it. Therefore, in the hydrogen production system 1 according to the present embodiment, the wastewater is stored in the drain tank 15, is appropriately removed, and can be transported to a disposable area by a truck or the like (not shown). Further, the hydrogen gas stored in the hydrogen tank 16 is transported to a consuming area by a hydrogen lorry (not shown).

すなわち、水素製造システム１は、システムの運用に必要な電力は全て再生可能エネルギーを利用した発電施設、すなわち、水力発電施設１０１から供給される。また、電気分解に必要な純水は、他地域、例えば工業地域の純水製造工場において製造され、輸送容器１７を用いてトラック等により水素製造システム１に搬入される。また、廃液は一旦ドレンタンク１５に貯蔵された後、トラック等により搬出される。そして、他地域で製造された純水及び再生可能エネルギー由来の電力が供給されることにより、水素ガスを製造し、製造された水素ガスは、水素タンク１６に貯蔵された後、水素ローリー車等により搬出される。このように、本実施形態に係る水素製造システム１は、既存の電力系統及び上下水道を必要としないインフラフリーのシステムであり、このような構成を実現することにより、水素製造システム１が設置される地域のインフラ環境や自然環境等の制約に影響を受けることなく、導入を加速することが可能となる。   That is, in the hydrogen production system 1, all electric power necessary for operating the system is supplied from a power generation facility using renewable energy, that is, a hydroelectric power generation facility 101. Pure water required for electrolysis is produced in a pure water production plant in another area, for example, an industrial area, and is carried into the hydrogen production system 1 by a truck or the like using the transport container 17. Further, the waste liquid is once stored in the drain tank 15 and then carried out by a truck or the like. Hydrogen gas is produced by supplying pure water produced in another region and electric power derived from renewable energy, and the produced hydrogen gas is stored in a hydrogen tank 16 and then supplied to a hydrogen lorry vehicle or the like. Is carried out by As described above, the hydrogen production system 1 according to the present embodiment is an infrastructure-free system that does not require an existing power system and water and sewage. By realizing such a configuration, the hydrogen production system 1 is installed. Deployment can be accelerated without being affected by the constraints of the infrastructure and natural environment of the region.

次に、本実施形態に係る水素製造装置の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る水素製造装置を示すシステム構成図である。
図３は、本実施形態に係る水素製造装置を示す斜視図である。
なお、図２においては、図示の便宜上、電流及び信号の流れは破線で示し、気体の流れは一点鎖線で示し、液体の流れは実線で示している。また、図３には、比較的大型の構成要素のみを示しており、小型の構成要素及び配管は、図示を省略している。 Next, the configuration of the hydrogen production apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a system configuration diagram illustrating the hydrogen production apparatus according to the present embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing the hydrogen production apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 2, for convenience of illustration, the flow of current and signal is indicated by broken lines, the flow of gas is indicated by dashed lines, and the flow of liquid is indicated by solid lines. FIG. 3 shows only relatively large components, and small components and piping are not shown.

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る水素製造装置２０においては、整流器２１が設けられている。整流器２１は、水力発電施設１０１から交流電力Ｐ１が供給され、直流電力Ｐ２及び交流電力Ｐ３を出力する。交流電力Ｐ３の一部は、後述する各ポンプ及びコンプレッサ３４等に供給される。交流電力Ｐ３の他の一部は、空調機器１２、照明機器１３及びデータ通信機器１４に供給される。   As shown in FIGS. 2 and 3, a rectifier 21 is provided in the hydrogen production apparatus 20 according to the present embodiment. The rectifier 21 is supplied with AC power P1 from the hydroelectric power generation facility 101, and outputs DC power P2 and AC power P3. Part of the AC power P3 is supplied to each of the pumps and the compressor 34, which will be described later. Another part of the AC power P3 is supplied to the air conditioner 12, the lighting device 13, and the data communication device 14.

水素製造装置２０においては、電解槽２２、陰極ガス気液分離室２３、陽極ガス気液分離室２４、及び、電解液循環タンク２５が設けられている。電解液循環タンク２５は、ドレンタンク１５に接続されている。   In the hydrogen production apparatus 20, an electrolytic tank 22, a cathode gas gas-liquid separation chamber 23, an anode gas gas-liquid separation chamber 24, and an electrolyte circulation tank 25 are provided. The electrolyte circulation tank 25 is connected to the drain tank 15.

電解槽２２は、電解液であるアルカリ性水溶液Ｓ、例えば、濃度が２５質量％の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）を保持している。そして、整流器２１から直流電力Ｐ２が供給されると、アルカリ性水溶液Ｓを電気分解し、水素ガス（Ｈ２）及び酸素ガス（Ｏ２）を生成する。電解槽２２の内部は、隔膜（図示せず）によって複数のセルに区画されている。隔膜は、水は通過させるが気体はほとんど通過させない膜であり、例えば、ＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）からなる高分子フィルムの両面に高分子不織布が貼り合わされた膜である。各セル内には、陰極電極（図示せず）又は陽極電極（図示せず）が配置されており、隔膜を介して対向している。電解槽２２は密閉されており、陰極電極が配置されたセルの天井部分には、水素管５１の一端が接続されており、陽極電極が配置されたセルの天井部分には、酸素管５２の一端が接続されている。 The electrolytic tank 22 holds an alkaline aqueous solution S as an electrolytic solution, for example, a potassium hydroxide aqueous solution (KOH) having a concentration of 25% by mass. Then, when DC power P2 is supplied from the rectifier 21, the alkaline aqueous solution S is electrolyzed to generate hydrogen gas (H 2 ) and oxygen gas (O 2 ). The inside of the electrolytic cell 22 is divided into a plurality of cells by a diaphragm (not shown). The diaphragm is a membrane that allows water to pass therethrough but hardly allows gas to pass therethrough, and is, for example, a membrane in which a polymer nonwoven fabric is attached to both sides of a polymer film made of PET (PolyEthylene Terephthalate). In each cell, a cathode electrode (not shown) or an anode electrode (not shown) is arranged, and they face each other via a diaphragm. The electrolytic cell 22 is sealed, one end of a hydrogen tube 51 is connected to the ceiling portion of the cell where the cathode electrode is arranged, and the oxygen tube 52 is connected to the ceiling portion of the cell where the anode electrode is arranged. One end is connected.

陰極ガス気液分離室２３には、水素管５１の他端が接続されている。これにより、陰極ガス気液分離室２３には、電解槽２２から水素管５１を介して水素ガス及びアルカリ性水溶液Ｓが混合した状態で流入する。水素ガスとアルカリ性水溶液Ｓは、陰極ガス気液分離室２３内で分離される。すなわち、アルカリ性水溶液Ｓは陰極ガス気液分離室２３の下部に落ち、水素ガスは陰極ガス気液分離室２３の上部に集まる。   The other end of the hydrogen tube 51 is connected to the cathode gas-liquid separation chamber 23. Thereby, the hydrogen gas and the alkaline aqueous solution S flow into the cathode gas / liquid separation chamber 23 from the electrolytic cell 22 via the hydrogen pipe 51 in a mixed state. The hydrogen gas and the alkaline aqueous solution S are separated in the cathode gas gas-liquid separation chamber 23. That is, the alkaline aqueous solution S falls to the lower part of the cathode gas-liquid separation chamber 23, and the hydrogen gas collects at the upper part of the cathode gas-liquid separation chamber 23.

陽極ガス気液分離室２４には、酸素管５２の他端が接続されている。これにより、陽極ガス気液分離室２４には、電解槽２２から酸素管５２を介して酸素ガス及びアルカリ性水溶液Ｓが混合した状態で流入する。酸素ガスとアルカリ性水溶液Ｓは、陽極ガス気液分離室２４内で分離される。すなわち、アルカリ性水溶液Ｓは陽極ガス気液分離室２４の下部に落ち、酸素ガスは陽極ガス気液分離室２４の上部に集まる。   The other end of the oxygen tube 52 is connected to the anode gas gas-liquid separation chamber 24. Thereby, the oxygen gas and the alkaline aqueous solution S flow into the anode gas vapor-liquid separation chamber 24 from the electrolytic cell 22 via the oxygen pipe 52 in a mixed state. The oxygen gas and the alkaline aqueous solution S are separated in the anode gas gas-liquid separation chamber 24. That is, the alkaline aqueous solution S falls to the lower part of the anode gas-liquid separation chamber 24, and the oxygen gas collects at the upper part of the anode gas-liquid separation chamber 24.

陰極ガス気液分離室２３の下部、例えば底面には、電解液管５３の一端が接続されている。電解液管５３の他端は、電解液循環タンク２５に接続されている。一方、陽極ガス気液分離室２４の下部、例えば底面には、電解液管５４の一端が接続されている。電解液管５４の他端は、電解液循環タンク２５に接続されている。これにより、電解液循環タンク２５には、陰極ガス気液分離室２３及び陽極ガス気液分離室２４からアルカリ性水溶液Ｓが流入する。   One end of an electrolyte tube 53 is connected to a lower portion, for example, a bottom surface of the cathode gas-liquid separation chamber 23. The other end of the electrolyte tube 53 is connected to the electrolyte circulation tank 25. On the other hand, one end of an electrolyte tube 54 is connected to a lower portion, for example, a bottom surface of the anode gas-liquid separation chamber 24. The other end of the electrolyte tube 54 is connected to the electrolyte circulation tank 25. Thereby, the alkaline aqueous solution S flows into the electrolyte circulation tank 25 from the cathode gas gas-liquid separation chamber 23 and the anode gas gas-liquid separation chamber 24.

電解液循環タンク２５はアルカリ性水溶液Ｓを保持している。電解液循環タンク２５には水位計（図示せず）が取り付けられている。電解液循環タンク２５の下部と電解槽２２の下部との間には、電解液管５５が接続されている。電解液管５５には、ポンプ２６が介在している。そして、ポンプ２６が作動することにより、電解液循環タンク２５から電解液管５５を介して電解槽２２にアルカリ性水溶液Ｓが供給される。すなわち、ポンプ２６が作動することにより、（電解槽２２→陰極ガス気液分離室２３又は陽極ガス気液分離室２４→電解液循環タンク２５→電解槽２２）の経路で、アルカリ性水溶液Ｓが循環する。   The electrolyte circulation tank 25 holds the alkaline aqueous solution S. A water level gauge (not shown) is attached to the electrolyte circulation tank 25. An electrolyte pipe 55 is connected between the lower part of the electrolyte circulation tank 25 and the lower part of the electrolytic tank 22. The pump 26 is interposed in the electrolyte tube 55. When the pump 26 operates, the alkaline aqueous solution S is supplied from the electrolytic solution circulation tank 25 to the electrolytic tank 22 via the electrolytic solution tube 55. That is, when the pump 26 is operated, the alkaline aqueous solution S is circulated in a path of (electrolysis tank 22 → cathode gas gas-liquid separation chamber 23 or anode gas gas-liquid separation chamber 24 → electrolysis solution circulation tank 25 → electrolysis tank 22). I do.

水素製造装置２０には、エアポンプ２７が設けられている。エアポンプ２７の吸入口は大気に開放されており、エアポンプ２７の排気口と電解液循環タンク２５との間には、空気管５６が接続されている。また、電解液循環タンク２５の上部、例えば天井部分には、空気管５７の一端が接続されている。空気管５７の他端は、建築物１０の外部に配置されている。これにより、エアポンプ２７が作動すると、電解液循環タンク２５内の空気が建築物１０外に排出され、新しい空気と入れ替わる。また、エアポンプ２７が作動することにより、電解液循環タンク２５内に保持されたアルカリ性水溶液Ｓを、ドレンタンク１５に排出することもできる。   The hydrogen production device 20 is provided with an air pump 27. The suction port of the air pump 27 is open to the atmosphere, and an air pipe 56 is connected between the exhaust port of the air pump 27 and the electrolyte circulation tank 25. Further, one end of an air pipe 57 is connected to an upper portion of the electrolyte circulation tank 25, for example, a ceiling portion. The other end of the air pipe 57 is arranged outside the building 10. Thus, when the air pump 27 operates, the air in the electrolyte circulation tank 25 is discharged out of the building 10 and replaced with new air. Further, by operating the air pump 27, the alkaline aqueous solution S held in the electrolyte circulation tank 25 can be discharged to the drain tank 15.

水素製造装置２０においては、純水Ｗを保持する純水タンク２８が設けられている。純水タンク２８の下部、例えば底面と、電解液循環タンク２５の上部、例えば、天井部分との間には、純水管５８が接続されている。純水管５８には、ポンプ２９が介在している。ポンプ２９が作動することにより、純水Ｗが純水タンク２８から純水管５８を介して電解液循環タンク２５に供給される。純水Ｗの電気伝導度は、例えば、１０μＳ／ｃｍ（マイクロジーメンス毎センチメートル）以下である。純水タンク２８もドレンタンク１５（図１参照）に接続されている。   In the hydrogen production apparatus 20, a pure water tank 28 for holding pure water W is provided. A pure water pipe 58 is connected between a lower portion, for example, a bottom surface of the pure water tank 28 and an upper portion, for example, a ceiling portion of the electrolyte circulation tank 25. The pump 29 is interposed in the pure water pipe 58. When the pump 29 operates, the pure water W is supplied from the pure water tank 28 to the electrolyte circulation tank 25 via the pure water pipe 58. The electric conductivity of the pure water W is, for example, 10 μS / cm (microsiemens per centimeter) or less. The pure water tank 28 is also connected to the drain tank 15 (see FIG. 1).

水素製造装置２０には、洗浄塔３１、ポンプ３２及びバッファタンク３３が設けられている。陰極ガス気液分離室２３の上部、例えば天井部分と洗浄塔３１との間には、水素管６１が接続されている。洗浄塔３１は、陰極ガス気液分離室２３によって分離され、水素管６１によって供給された水素ガスに対して、洗浄液Ｃをシャワーにより吹きかけて、アルカリ成分を除去する。洗浄液Ｃは、例えば純水である。   The hydrogen production apparatus 20 is provided with a washing tower 31, a pump 32, and a buffer tank 33. A hydrogen tube 61 is connected to an upper part of the cathode gas-liquid separation chamber 23, for example, between the ceiling and the washing tower 31. The washing tower 31 is separated by the cathode gas / liquid separation chamber 23 and sprays a washing liquid C with a shower on the hydrogen gas supplied by the hydrogen pipe 61 to remove an alkali component. The cleaning liquid C is, for example, pure water.

また、ポンプ３２は、洗浄塔３１内に保持された洗浄液Ｃを循環させる。洗浄塔３１及びポンプ３２は、洗浄液管６２によって閉じたループ経路を構成している。バッファタンク３３は、洗浄液Ｃを保持し、必要に応じて洗浄液Ｃを洗浄塔３１に供給する。洗浄塔３１とバッファタンク３３との間には、洗浄液管６３が接続されている。バッファタンク３３もドレンタンク１５に接続されている。   Further, the pump 32 circulates the cleaning liquid C held in the cleaning tower 31. The washing tower 31 and the pump 32 constitute a closed loop path by the washing liquid pipe 62. The buffer tank 33 holds the cleaning liquid C and supplies the cleaning liquid C to the cleaning tower 31 as needed. A cleaning liquid pipe 63 is connected between the cleaning tower 31 and the buffer tank 33. The buffer tank 33 is also connected to the drain tank 15.

水素製造装置２０には、更に、コンプレッサ３４、チラー３５及び水素精製機３６が設けられている。洗浄塔３１の上部、例えば天井部分とコンプレッサ３４の吸気口とは、水素管６４により接続されている。コンプレッサ３４は、洗浄塔３１から排出され水素管６４を介して供給された水素ガスを圧縮する。チラー３５はコンプレッサ３４を冷却する。コンプレッサ３４の排気口と水素精製機３６の吸気口との間には、水素管６５が接続されている。水素精製機３６は、コンプレッサ３４により圧縮され水素管６５を介して供給された水素ガスを精製する。水素精製機３６内には、水素ガス中の不純物、例えば、水分を化学吸着させて取り除くフィルタ（図示せず）が設けられている。   The hydrogen production apparatus 20 is further provided with a compressor 34, a chiller 35, and a hydrogen purifier 36. An upper portion of the washing tower 31, for example, a ceiling portion and an intake port of the compressor 34 are connected by a hydrogen pipe 64. The compressor 34 compresses the hydrogen gas discharged from the washing tower 31 and supplied through the hydrogen pipe 64. The chiller 35 cools the compressor 34. A hydrogen pipe 65 is connected between an exhaust port of the compressor 34 and an intake port of the hydrogen purifier 36. The hydrogen purifier 36 purifies the hydrogen gas compressed by the compressor 34 and supplied through the hydrogen pipe 65. A filter (not shown) is provided in the hydrogen purifier 36 to remove impurities such as moisture in the hydrogen gas by chemical adsorption.

水素精製機３６の排気口には、水素管６６の一端が接続されている。水素管６６は二叉に分岐しており、それぞれ水素管６７及び水素管６８となっている。水素管６７は水素タンク１６（図１参照）に接続されている。水素管６７には、ノーマルクローズバルブ６７ｖが設けられている。ノーマルクローズバルブとは、消磁されているとき、すなわち、所定の電圧が印加されないときは、「閉」状態となり、励磁されたとき、すなわち、所定の電圧が印加されたときは、電磁石の作用により「開」状態となるバルブである。水素管６８の他端は、水素製造装置２０の外部、例えば、建築物１０の外部において開口しており、排気口となっている。水素管６８には、ノーマルオープンバルブ６８ｖが設けられている。ノーマルオープンバルブとは、消磁されているときは「開」状態となり、励磁されたときは電磁石の作用により「閉」状態となるバルブである。   One end of a hydrogen pipe 66 is connected to an exhaust port of the hydrogen purifier 36. The hydrogen pipe 66 is branched into two, and forms a hydrogen pipe 67 and a hydrogen pipe 68, respectively. The hydrogen pipe 67 is connected to the hydrogen tank 16 (see FIG. 1). The hydrogen pipe 67 is provided with a normally closed valve 67v. A normally closed valve is in a `` closed '' state when demagnetized, that is, when a predetermined voltage is not applied, and when energized, that is, when a predetermined voltage is applied, by the action of an electromagnet. The valve is in the "open" state. The other end of the hydrogen pipe 68 is open outside the hydrogen production device 20, for example, outside the building 10, and serves as an exhaust port. The hydrogen pipe 68 is provided with a normally open valve 68v. A normally open valve is a valve that is in an “open” state when demagnetized and is in a “closed” state due to the action of an electromagnet when excited.

一方、陽極ガス気液分離室２３の上部、例えば天井部分には、酸素管６９の一端が接続されている。酸素管６９の他端は、水素製造装置２０の外部、例えば、建築物１０の外部において開口しており、排気口となっている。   On the other hand, one end of an oxygen pipe 69 is connected to an upper part of the anode gas-liquid separation chamber 23, for example, a ceiling part. The other end of the oxygen pipe 69 is open outside the hydrogen production device 20, for example, outside the building 10, and serves as an exhaust port.

水素製造装置２０には、窒素ガスボンベ３８が設けられている。窒素ガスボンベ３８内には、高圧の窒素ガスが封入されている。なお、窒素ガス以外の不活性ガスが封入されていてもよい。窒素ガスボンベ３８には、流出ガスの圧力を一定にするレギュレータ（図示せず）を介して、窒素管７１が接続されている。レギュレータの圧力は、例えば０．２ＭＰａ（メガパスカル）に設定されている。窒素管７１は窒素管７２〜７５に分岐している。   The hydrogen production apparatus 20 is provided with a nitrogen gas cylinder 38. A high-pressure nitrogen gas is sealed in the nitrogen gas cylinder 38. Note that an inert gas other than nitrogen gas may be sealed. A nitrogen pipe 71 is connected to the nitrogen gas cylinder 38 via a regulator (not shown) for keeping the pressure of the outflow gas constant. The pressure of the regulator is set to, for example, 0.2 MPa (megapascal). The nitrogen pipe 71 branches into nitrogen pipes 72 to 75.

窒素管７２は純水管５８に接続されている。窒素管７２には、ノーマルオープンバルブ７２ｖが設けられている。窒素管７３は酸素管５２に接続されている。窒素管７３には、ノーマルオープンバルブ７３ｖが設けられている。窒素管７４は水素管５１に接続されている。窒素管７４には、ノーマルオープンバルブ７４ｖが設けられている。窒素管７５は水素管６４に接続されている。窒素管７５には、ノーマルオープンバルブ７５ｖが設けられている。また、電解槽２２の上部、陰極ガス気液分離室２３の上部、水素管５１、酸素管５２、水素管６１、水素管６４、水素管６５には、建築物１０の外部に連通したバイパス管（図示せず）が接続されている。各バイパス管には、ノーマルオープンバルブが設けられている。上述の各バルブは、制御装置４１によって制御される。   The nitrogen pipe 72 is connected to the pure water pipe 58. The nitrogen pipe 72 is provided with a normally open valve 72v. The nitrogen tube 73 is connected to the oxygen tube 52. The nitrogen pipe 73 is provided with a normally open valve 73v. The nitrogen tube 74 is connected to the hydrogen tube 51. The nitrogen pipe 74 is provided with a normally open valve 74v. The nitrogen tube 75 is connected to the hydrogen tube 64. The nitrogen pipe 75 is provided with a normally open valve 75v. In addition, a bypass pipe communicating with the outside of the building 10 is connected to the upper part of the electrolytic cell 22, the upper part of the cathode gas-liquid separation chamber 23, the hydrogen pipe 51, the oxygen pipe 52, the hydrogen pipe 61, the hydrogen pipe 64, and the hydrogen pipe 65. (Not shown) is connected. Each bypass pipe is provided with a normally open valve. Each of the above-described valves is controlled by the control device 41.

水素製造装置２０には、水素製造装置２０の動作を制御する制御装置４１、停電時に制御装置４１に電力を供給する蓄電池４２、電力Ｐ１が供給されなくなったことを検知する電源センサ４３、水素ガスの漏洩を検知する水素漏洩検知器４４、地震を検知する地震検知器４５、及び、火災を検知する火災検知器４６が設けられている。   The hydrogen production device 20 includes a control device 41 that controls the operation of the hydrogen production device 20, a storage battery 42 that supplies power to the control device 41 in the event of a power failure, a power sensor 43 that detects that power P1 is no longer supplied, a hydrogen gas There is provided a hydrogen leak detector 44 for detecting a leak of water, an earthquake detector 45 for detecting an earthquake, and a fire detector 46 for detecting a fire.

制御装置４１は、整流器２１が生成した交流電力Ｐ３によって作動し、水素製造装置２０の各部の動作を制御する。具体的には、電解槽２２に直流電力Ｐ２を供給するか否かのスイッチング、ポンプ２６、エアポンプ２７、ポンプ２９及びポンプ３２のそれぞれに交流電力Ｐ３を供給するか否かのスイッチング、ノーマルクローズバルブ６７ｖ、並びにノーマルオープンバルブ６８ｖ、７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖ、並びに、各バイパス管に設けられたノーマルオープンバルブのそれぞれを励磁するか消磁するかのスイッチング等を行う。   The control device 41 is operated by the AC power P3 generated by the rectifier 21 and controls the operation of each unit of the hydrogen production device 20. Specifically, switching whether to supply DC power P2 to the electrolytic cell 22, switching whether to supply AC power P3 to each of the pump 26, the air pump 27, the pump 29, and the pump 32, a normally closed valve The switching of whether to excite or demagnetize the 67v, the normally open valves 68v, 72v, 73v, 74v, and 75v, and the normally open valves provided in each bypass pipe is performed.

電源センサ４３は、水力発電施設１０１から交流電力Ｐ１の供給が停止したときに、警告信号を制御装置４１に対して出力する。水素漏洩検知器４４は、例えば、コンプレッサ３４の近傍に配置され、水素ガスの漏洩を検知したときに、警告信号を制御装置４１に対して出力する。水素漏洩検知器４４には、例えば、理研計器株式会社製ＧＤ−７０Ｄを用いることができる。地震検知器４５は、所定の震度以上の地震が発生したときにそれを検知し、警告信号を制御装置４１に対して出力する。地震検知器４５には、例えば、オムロン株式会社製Ｄ７Ｇ−Ｆ１２２を用いることができる。火災検知器４６は、建築物１０の適当な位置に設置され、火災を検知したときに、警告信号を制御装置４１に対して出力する。電源センサ４３、水素漏洩検知器４４、地震検知器４５及び火災検知器４６は、必要に応じて、制御装置４１から電源が供給されてもよい。   The power sensor 43 outputs a warning signal to the control device 41 when the supply of the AC power P1 from the hydroelectric power generation facility 101 is stopped. The hydrogen leak detector 44 is disposed, for example, near the compressor 34 and outputs a warning signal to the control device 41 when detecting hydrogen gas leak. As the hydrogen leak detector 44, for example, GD-70D manufactured by Riken Keiki Co., Ltd. can be used. The earthquake detector 45 detects the occurrence of an earthquake of a predetermined seismic intensity or higher and outputs a warning signal to the control device 41. As the earthquake detector 45, for example, D7G-F122 manufactured by OMRON Corporation can be used. The fire detector 46 is installed at an appropriate position in the building 10 and outputs a warning signal to the control device 41 when a fire is detected. The power supply sensor 43, the hydrogen leak detector 44, the earthquake detector 45, and the fire detector 46 may be supplied with power from the control device 41 as needed.

次に、本実施形態に係る水素製造システムの動作、すなわち、本実施形態に係る水素製造方法について説明する。
＜通常の動作＞
先ず、水素製造システム１の通常の動作について説明する。 Next, the operation of the hydrogen production system according to the present embodiment, that is, the hydrogen production method according to the present embodiment will be described.
<Work normal dynamic>
First, a description will be given normal operating hydrogen production system 1.

図１に示すように、水源１００に併設された水力発電施設１０１が、交流電力Ｐ１を発電する。水力発電設備１０１は、交流電力Ｐ１を原則として継続的に発電し、水素製造装置２０の整流器２１に対して供給する。   As shown in FIG. 1, a hydroelectric power generation facility 101 attached to a water source 100 generates AC power P1. The hydroelectric power plant 101 continuously generates the AC power P1 in principle and supplies the AC power P1 to the rectifier 21 of the hydrogen production apparatus 20.

図１〜図３に示すように、整流器２１は、交流電力Ｐ１を直流電力Ｐ２及び交流電力Ｐ３に変換する。整流器２１は交流電流Ｐ３を、水素製造装置２０の制御装置４１、蓄電池４２、ポンプ２６、２９、３２、エアポンプ２７及びコンプレッサ３４に対して出力する。また、整流器２１は交流電流Ｐ３を、空調機器１２、照明機器１３及びデータ通信機器１４に対して出力する。これにより、建築物１０内の温度を所定の範囲内に保ち、建築物１０の内外を照明し、水素製造装置２０の稼働データを収集して、必要に応じて外部と通信する。   As shown in FIGS. 1 to 3, the rectifier 21 converts AC power P1 into DC power P2 and AC power P3. The rectifier 21 outputs the alternating current P3 to the control device 41 of the hydrogen production device 20, the storage battery 42, the pumps 26, 29, 32, the air pump 27, and the compressor 34. The rectifier 21 outputs the alternating current P3 to the air conditioner 12, the lighting device 13, and the data communication device 14. As a result, the temperature inside the building 10 is kept within a predetermined range, the inside and outside of the building 10 are illuminated, the operation data of the hydrogen production device 20 is collected, and communication with the outside is made as necessary.

初期状態においては、電解液循環タンク２５内及び電解槽２２内にアルカリ性水溶液Ｓが保持されている。アルカリ性水溶液Ｓは例えば濃度が２５質量％の水酸化カリウム水溶液である。また、純水タンク２８内には、純水Ｗが保持されている。この純水Ｗは、輸送容器１７に封入され、トラック等（図示せず）により外部から搬入されたものである。更に、洗浄塔３１内及びバッファタンク３３内には、洗浄液Ｃが保持されている。   In the initial state, the alkaline aqueous solution S is held in the electrolytic solution circulation tank 25 and the electrolytic tank 22. The alkaline aqueous solution S is, for example, an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of 25% by mass. The pure water W is held in the pure water tank 28. The pure water W is sealed in the transport container 17 and is carried in from outside by a truck or the like (not shown). Further, the cleaning liquid C is held in the cleaning tower 31 and the buffer tank 33.

また、制御装置４１は、ノーマルクローズバルブ６７ｖ、並びに、ノーマルオープンバルブ６８ｖ、７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖに対して所定の電圧を印加して励磁する。これにより、ノーマルクローズバルブ６７ｖは開状態となり水素管６８が連通する。一方、ノーマルオープンバルブ６８ｖ、７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖは閉状態となる。この結果、水素精製機３６は水素管６６及び６７を介して水素タンク１６に接続される。また、窒素ガスボンベ３８はどこにも接続されず、封止状態となる。また、各バイパス管に設けられたノーマルオープンバルブを励磁して閉状態とする。これにより、各バイパス管が封止される。   Further, the control device 41 applies a predetermined voltage to the normally closed valve 67v and the normally open valves 68v, 72v, 73v, 74v and 75v to excite them. As a result, the normally closed valve 67v is opened, and the hydrogen pipe 68 is connected. On the other hand, the normally open valves 68v, 72v, 73v, 74v, and 75v are closed. As a result, the hydrogen purifier 36 is connected to the hydrogen tank 16 via the hydrogen pipes 66 and 67. Further, the nitrogen gas cylinder 38 is not connected to anywhere, and is in a sealed state. Also, the normally open valves provided in the respective bypass pipes are excited to be closed. Thereby, each bypass pipe is sealed.

この状態で、制御装置４１が、ポンプ２６、ポンプ３２、コンプレッサ３４及びチラー３５を動作させる。ポンプ２６が作動することにより、電解液循環タンク２５内に保持されているアルカリ性水溶液Ｓが電解液管５５を介して電解槽２２内に供給される。ポンプ３２が作動することにより、洗浄液Ｃが洗浄塔３１とポンプ３２との間で循環し、洗浄塔３１の上部内において、洗浄液Ｃが気相中に噴射される。コンプレッサ３４が作動することにより、コンプレッサ３４の吸気口に流入した気体を圧縮して排気口から排出する。チラー３５が作動することにより、コンプレッサ３４を冷却する。   In this state, the control device 41 operates the pump 26, the pump 32, the compressor 34, and the chiller 35. By operating the pump 26, the alkaline aqueous solution S held in the electrolyte circulation tank 25 is supplied into the electrolytic tank 22 via the electrolyte tube 55. By operating the pump 32, the cleaning liquid C circulates between the cleaning tower 31 and the pump 32, and the cleaning liquid C is injected into the gas phase in the upper part of the cleaning tower 31. When the compressor 34 operates, the gas flowing into the intake port of the compressor 34 is compressed and discharged from the exhaust port. The operation of the chiller 35 cools the compressor 34.

そして、制御装置４１が、整流器２１から電解槽２２に直流電力Ｐ２を供給させる。これにより、電解槽２２の陰極電極と陽極電極との間に電流が流れ、アルカリ性水溶液Ｓ中の水分が電気分解されて、陰極電極側に水素ガスが発生すると共に、陽極電極側に酸素ガスが発生する。この結果、電解槽２２内のアルカリ性水溶液Ｓ中の水分が消費され、陰極電極を含むセルの上部に水素ガスが溜まり、陽極電極を含むセルの上部に酸素ガスが溜まる。   Then, the control device 41 causes the rectifier 21 to supply the DC power P2 to the electrolytic cell 22. As a result, a current flows between the cathode electrode and the anode electrode of the electrolytic cell 22, the water in the alkaline aqueous solution S is electrolyzed, and hydrogen gas is generated on the cathode electrode side, and oxygen gas is generated on the anode electrode side. appear. As a result, water in the alkaline aqueous solution S in the electrolytic cell 22 is consumed, and hydrogen gas is stored in the upper portion of the cell including the cathode electrode, and oxygen gas is stored in the upper portion of the cell including the anode electrode.

そして、電解槽２２における陰極電極を含むセルの上部から、水素ガス及びアルカリ性水溶液Ｓが押し出され、水素管５１を介して陰極ガス気液分離室２３内に流入し、水素ガスとアルカリ性水溶液Ｓとに分離される。また、電解槽２２における陽極電極を含むセルの上部から、酸素ガス及びアルカリ性水溶液Ｓが押し出され、酸素管５２を介して陽極ガス気液分離室２４内に流入し、酸素ガスとアルカリ性水溶液Ｓとに分離される。   Then, the hydrogen gas and the alkaline aqueous solution S are pushed out from the upper part of the cell including the cathode electrode in the electrolytic cell 22, flow into the cathode gas gas-liquid separation chamber 23 through the hydrogen pipe 51, and are mixed with the hydrogen gas and the alkaline aqueous solution S. Is separated into Further, the oxygen gas and the alkaline aqueous solution S are extruded from the upper part of the cell including the anode electrode in the electrolytic cell 22, flow into the anode gas gas-liquid separation chamber 24 through the oxygen pipe 52, and the oxygen gas and the alkaline aqueous solution S Is separated into

陰極ガス気液分離室２３内に蓄積したアルカリ性水溶液Ｓは、電解液管５３を介して電解液循環タンク２５に戻る。また、陽極ガス気液分離室２４内に蓄積したアルカリ性水溶液Ｓは、電解液管５４を介して電解液循環タンク２５に戻る。このようにして、ポンプ２６が動作することにより、（電解液循環タンク２５→電解槽２２→陰極ガス気液分離室２３→電解液循環タンク２５）及び（電解液循環タンク２５→電解槽２２→陽極ガス気液分離室２４→電解液循環タンク２５）の経路で、アルカリ性水溶液Ｓが循環する。   The alkaline aqueous solution S accumulated in the cathode gas-liquid separation chamber 23 returns to the electrolyte circulation tank 25 via the electrolyte tube 53. The alkaline aqueous solution S accumulated in the anode gas-liquid separation chamber 24 returns to the electrolytic solution circulation tank 25 via the electrolytic solution tube 54. By operating the pump 26 in this manner, (electrolyte circulation tank 25 → electrolyte tank 22 → cathode gas / liquid separation chamber 23 → electrolyte circulation tank 25) and (electrolyte circulation tank 25 → electrolyte tank 22 → The alkaline aqueous solution S circulates along the route from the anode gas gas-liquid separation chamber 24 to the electrolyte circulation tank 25).

このとき、電気分解に伴ってアルカリ性水溶液Ｓ中の水分が減少し、電解液循環タンク２５の水位が低下する。このため、電解液循環タンク２５に取り付けられた水位計の出力に基づいて、ポンプ２９が作動し、純水タンク２８から純水Ｗを純水管５８を介して電解液循環タンク２５に補充する。この結果、アルカリ性水溶液Ｓの濃度は、常に一定範囲内に維持される。   At this time, the water in the alkaline aqueous solution S decreases with the electrolysis, and the water level in the electrolyte circulation tank 25 decreases. For this reason, based on the output of the water level gauge attached to the electrolyte circulation tank 25, the pump 29 operates to replenish the pure water W from the pure water tank 28 to the electrolyte circulation tank 25 via the pure water pipe 58. As a result, the concentration of the alkaline aqueous solution S is always maintained within a certain range.

陽極ガス気液分離室２４により分離された酸素ガスは、酸素管６９を介して建築物１０の外部に排気される。また、陰極ガス気液分離室２３により分離された水素ガスは、水素管６１を介して洗浄塔３１内に導入される。洗浄塔３１内に導入された水素ガスは、洗浄液Ｃのシャワーを浴び、残留していたアルカリ成分が洗浄液Ｃ中に溶け込んで除去される。この結果、水素ガスの純度が向上する。   The oxygen gas separated by the anode gas gas-liquid separation chamber 24 is exhausted to the outside of the building 10 through the oxygen pipe 69. Further, the hydrogen gas separated by the cathode gas gas-liquid separation chamber 23 is introduced into the washing tower 31 via the hydrogen pipe 61. The hydrogen gas introduced into the cleaning tower 31 takes a shower of the cleaning liquid C, and the remaining alkaline components dissolve into the cleaning liquid C and are removed. As a result, the purity of the hydrogen gas is improved.

洗浄塔３１内でアルカリ成分が除去された水素ガスは、水素管６４を介してコンプレッサ３４に送られ、コンプレッサ３４によって例えば０．８ＭＰａ（メガパスカル）まで圧縮されて、水素精製機３６に送られる。水素精製機３６においては、水素ガスがフィルタを通過することにより水分等の不純物が除去される。そして、水素管６６及び６７を介して水素タンク１６に送られ、水素タンク１６内に貯蔵される。このようにして、水素発生システム１は、外部から電力及び純水が供給されることにより、水素ガスを製造することができる。水素タンク１６に貯蔵された水素ガスは、時々、例えば水素ローリー車等に充填されて、消費地まで輸送される。   The hydrogen gas from which the alkali components have been removed in the washing tower 31 is sent to a compressor 34 via a hydrogen pipe 64, compressed to, for example, 0.8 MPa (megapascal) by the compressor 34, and sent to a hydrogen purifier 36. . In the hydrogen purifier 36, impurities such as moisture are removed by passing hydrogen gas through the filter. Then, it is sent to the hydrogen tank 16 via the hydrogen pipes 66 and 67 and stored in the hydrogen tank 16. In this way, the hydrogen generation system 1 can produce hydrogen gas by supplying electric power and pure water from the outside. The hydrogen gas stored in the hydrogen tank 16 is sometimes filled in, for example, a hydrogen lorry and transported to a consumption area.

一方、水の電気分解に伴い、アルカリ性水溶液Ｓが劣化したときは、電解液循環タンク２５からドレンタンク１５に排出される。このとき、新しいアルカリ性水溶液Ｓが純水Ｗとは別にトラック等によって搬入され、電解液循環タンク２５に補充される。また、純水タンク２８に蓄積された純水Ｗの純水度が経時変化等により基準値未満となったときは、純水Ｗは純水タンク２８からドレンタンク１５に排出される。そして、新しい純水Ｗが輸送容器１７に充填されてトラック等により搬入され、純水タンク２８に補充される。更に、洗浄液Ｃがアルカリ成分を溶解することにより、所定の基準を超えて汚染されたときは、バッファタンク３３からドレンタンク１５に排出される。そして、新しい洗浄液Ｃがトラック等によって搬入され、バッファタンク３３に補充される。このようにして、廃液が貯蔵されたドレンタンク１５は、適宜、水素製造システム１から適宜取り外され、空のドレンタンク１５と交換される。廃液を貯蔵したドレンタンク１５は、トラック等により廃棄可能地域まで搬送され、そこで廃液が廃棄される。   On the other hand, when the alkaline aqueous solution S deteriorates due to the electrolysis of water, the alkaline aqueous solution S is discharged from the electrolyte circulation tank 25 to the drain tank 15. At this time, a new alkaline aqueous solution S is carried in by a truck or the like separately from the pure water W, and is replenished to the electrolyte circulation tank 25. Further, when the purity of the pure water W stored in the pure water tank 28 becomes less than the reference value due to a change over time or the like, the pure water W is discharged from the pure water tank 28 to the drain tank 15. Then, the new pure water W is filled in the transport container 17, carried in by a truck or the like, and refilled into the pure water tank 28. Further, when the cleaning liquid C is contaminated beyond a predetermined standard by dissolving the alkaline component, the cleaning liquid C is discharged from the buffer tank 33 to the drain tank 15. Then, a new cleaning liquid C is carried in by a truck or the like, and replenished to the buffer tank 33. In this manner, the drain tank 15 storing the waste liquid is appropriately removed from the hydrogen production system 1 and replaced with an empty drain tank 15. The drain tank 15 storing the waste liquid is transported to a disposable area by a truck or the like, where the waste liquid is discarded.

＜停電時の動作＞
次に、交流電力Ｐ１の供給が停止した場合の動作について説明する。
例えば、水源１００の渇水、水力発電施設１０１の故障、送電設備のトラブル等により交流電力Ｐ１の供給が途絶えることが想定される。この場合、水素製造システム１は既存の電力系統には接続されておらず、全ての電力を水力発電施設１０１に依存しているため、交流電力Ｐ１が停止すると、水素製造装置２０が停止すると共に、建築物１０の空調機器１２も停止してしまう。このような場合であっても、蓄電池４２に蓄積されている予備電力により、制御装置４１は一定時間駆動させることができる。但し、蓄電池４２の容量は小さいため、蓄電池４２によって水の電気分解を継続することはできない。 <Operation at power failure>
Next, the operation when the supply of the AC power P1 is stopped will be described.
For example, it is assumed that the supply of the AC power P1 is interrupted due to a drought of the water source 100, a failure of the hydroelectric power generation facility 101, a trouble of the power transmission equipment, and the like. In this case, the hydrogen production system 1 is not connected to the existing power system, and all power depends on the hydroelectric power generation facility 101. Therefore, when the AC power P1 stops, the hydrogen production apparatus 20 stops and In addition, the air conditioner 12 of the building 10 also stops. Even in such a case, the control device 41 can be driven for a certain time by the reserve power stored in the storage battery 42. However, since the capacity of the storage battery 42 is small, the electrolysis of water cannot be continued by the storage battery 42.

そして、水素製造システム１は寒冷地に設置されているため、空調機器１２が停止すると、建築物１０内の温度が零度を下回る可能性がある。そうすると、水素製造装置２０内の温度も、いずれは零度未満となる。この場合、アルカリ性水溶液Ｓの凝固点は零度よりもかなり低いため、アルカリ性水溶液Ｓが凍結する可能性は低いが、純水Ｗの凝固点は零度付近であるため、純水Ｗは凍結する可能性が高い。そして、純水管５８内で純水Ｗが凍結すると、体積が膨張し、純水管５８が破裂する可能性がある。   Since the hydrogen production system 1 is installed in a cold region, when the air conditioner 12 stops, the temperature inside the building 10 may fall below zero degrees. Then, the temperature inside the hydrogen production device 20 will eventually become lower than zero degree. In this case, since the freezing point of the alkaline aqueous solution S is considerably lower than zero degree, the possibility that the alkaline aqueous solution S freezes is low. However, since the freezing point of the pure water W is near zero degree, the possibility that the pure water W freezes is high. . When the pure water W freezes in the pure water pipe 58, the volume expands and the pure water pipe 58 may burst.

また、水素製造装置２０が停止すると、水素製造装置２０内の水素ガス経路、すなわち、水素管５１内、陰極ガス気液分離室２３内、水素管６１内、洗浄塔３１内、水素管６４内、コンプレッサ３４内、水素管６５内、水素精製機３６内、水素管６６内及び水素管６７内に、水素ガスが残留してしまう。水素ガスは爆発性があるため、停止した装置内に残留させておくことは危険である。   Further, when the hydrogen production device 20 is stopped, the hydrogen gas path in the hydrogen production device 20, that is, the inside of the hydrogen tube 51, the inside of the cathode gas / liquid separation chamber 23, the inside of the hydrogen tube 61, the inside of the cleaning tower 31, and the inside of the hydrogen tube 64 The hydrogen gas remains in the compressor 34, the hydrogen pipe 65, the hydrogen purifier 36, the hydrogen pipe 66, and the hydrogen pipe 67. Since hydrogen gas is explosive, it is dangerous to keep it in a stopped device.

そこで、本実施形態に係る水素製造装置２０においては、電源センサ４３が交流電力Ｐ１が供給されていないことを検出すると、警告信号を制御装置４１に対して出力する。上述の如く、制御装置４１は、蓄電池４２に蓄積された電力により、一定期間駆動することができる。   Therefore, in the hydrogen production apparatus 20 according to the present embodiment, when the power supply sensor 43 detects that the AC power P1 is not supplied, a warning signal is output to the control device 41. As described above, the control device 41 can be driven by the electric power stored in the storage battery 42 for a certain period.

制御装置４１は、電源センサ４３から警告信号を受信すると、水素製造装置２０の各部、すなわち、電解槽２２及び各ポンプのスイッチをオフにする。これにより、後で電力Ｐ１の供給が再開しても、不用意に水素製造装置２０が再稼働することがない。また、制御装置４１は、ノーマルクローズバルブ６７ｖ及びノーマルオープンバルブ６８ｖを消磁する。これにより、ノーマルクローズバルブ６７ｖは閉状態となり、ノーマルオープンバルブ６８ｖは開状態となるため、水素管６６の経路が切り替わり、水素タンク１６との接続は遮断され、水素管６８を介して外部に連通される。   When receiving the warning signal from the power supply sensor 43, the control device 41 switches off the components of the hydrogen production device 20, that is, the electrolytic tank 22 and the pumps. Thereby, even if the supply of the electric power P1 is restarted later, the hydrogen production apparatus 20 does not restart accidentally. Further, the control device 41 demagnetizes the normally closed valve 67v and the normally open valve 68v. As a result, the normally closed valve 67v is closed, and the normally open valve 68v is open, so that the path of the hydrogen pipe 66 is switched, the connection with the hydrogen tank 16 is cut off, and the outside is communicated via the hydrogen pipe 68. Is done.

また、制御装置４１は、ノーマルオープンバルブ７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖを消磁して、開状態とする。これにより、窒素ガスボンベ３８内の窒素ガスが、窒素管７１〜７５を介して、水素製造装置２０の各部に供給される。このとき、窒素ガスボンベ３８から流出する窒素ガスの圧力は、レギュレータにより、例えば、０．２ＭＰａ以上に保たれる。また、制御装置４１は、各バイパス管に設けられたノーマルオープンバルブを消磁して、開状態にする。これにより、各水素管が建築物１０の外部に連通される。   Further, the control device 41 demagnetizes the normally open valves 72v, 73v, 74v, and 75v to open them. Thereby, the nitrogen gas in the nitrogen gas cylinder 38 is supplied to each part of the hydrogen production device 20 via the nitrogen pipes 71 to 75. At this time, the pressure of the nitrogen gas flowing out of the nitrogen gas cylinder 38 is maintained at, for example, 0.2 MPa or more by the regulator. Further, the control device 41 demagnetizes the normally open valves provided in the respective bypass pipes to open them. Thus, each hydrogen pipe is communicated with the outside of the building 10.

具体的には、窒素ガスは、窒素管７１及び７２を介して、純水管５８内に供給される。これにより、純水管５８内が窒素ガスでパージされ、純水管５８内に残留した純水Ｗが純水タンク２８内及び電解液循環タンク２５内に押し出される。換言すれば、ノーマルオープンバルブ７２ｖは、窒素ガスボンベ３８と純水管５８との間に接続されたバルブであり、交流電力Ｐ１が供給されているときは励磁されて閉じており、交流電力Ｐ１が供給されなくなったときは消磁されて開く。そして、ノーマルオープンバルブ７２ｖが開くことにより、純水管５８内に窒素ガスが導入され、純水管５８内が窒素ガスによってパージされる。この結果、純水管５８内で純水が凍結することを回避し、純水管５８が破裂することを防止できる。なお、純水管５８内の純水Ｗは、純水タンク２８ではなく、ドレンタンク１５に排出してもよい。また、純水タンク２８内の純水が凍結しても、純水タンク２８の上部内には気体部分があるため、純水タンク２８が破裂することはない。従って、純水タンク２８内からは、純水Ｗを排出する必要はない。   Specifically, the nitrogen gas is supplied into the pure water pipe 58 via the nitrogen pipes 71 and 72. Thereby, the inside of the pure water pipe 58 is purged with the nitrogen gas, and the pure water W remaining in the pure water pipe 58 is pushed out into the pure water tank 28 and the electrolyte circulation tank 25. In other words, the normally open valve 72v is a valve connected between the nitrogen gas cylinder 38 and the pure water pipe 58. When the AC power P1 is supplied, the normally open valve 72v is excited and closed, and the AC power P1 is supplied. When it is no longer open, it is demagnetized and opened. Then, by opening the normally open valve 72v, nitrogen gas is introduced into the pure water pipe 58, and the inside of the pure water pipe 58 is purged with the nitrogen gas. As a result, it is possible to prevent the pure water from freezing in the pure water pipe 58 and prevent the pure water pipe 58 from bursting. The pure water W in the pure water pipe 58 may be discharged to the drain tank 15 instead of the pure water tank 28. Further, even if the pure water in the pure water tank 28 freezes, the pure water tank 28 does not burst because the gas portion exists in the upper part of the pure water tank 28. Therefore, there is no need to discharge the pure water W from the pure water tank 28.

なお、「純水管５８内が窒素ガスによってパージされる」とは、必ずしも、純水管５８内の純水Ｗが全て排出されることを意味しない。純水Ｗの凍結による純水管５８の破裂を防止するためには、純水管５８内に純水Ｗが凍結するときの体積膨張を吸収できるだけの気体部分があればよいため、純水管５８内の一部に純水Ｗが残留していても問題ない。例えば、ノーマルオープンバルブ７２ｖを開いた後、純水管５８の両端部から窒素ガスが流出すれば、純水管５８内は窒素ガスによりパージされたと言える。   Note that "purging the pure water pipe 58 with nitrogen gas" does not necessarily mean that all the pure water W in the pure water pipe 58 is discharged. In order to prevent the rupture of the pure water pipe 58 due to the freezing of the pure water W, it is sufficient that the pure water pipe 58 has a gas portion capable of absorbing the volume expansion when the pure water W freezes. There is no problem even if pure water W remains in a part. For example, if nitrogen gas flows out from both ends of the pure water pipe 58 after opening the normally open valve 72v, it can be said that the inside of the pure water pipe 58 has been purged by the nitrogen gas.

また、窒素ガスは、窒素管７１及び７３を介して、酸素管５２内に導入される。これにより、水素製造装置２０の酸素ガス経路、すなわち、酸素管５２内、陽極ガス気液分離室２４内、酸素管６９内が窒素ガスでパージされ、酸素ガス経路内に残留した酸素ガスが建築物１０の外部に排気される。この結果、残留した酸素ガスに起因する危険性を排除することができる。   The nitrogen gas is introduced into the oxygen pipe 52 via the nitrogen pipes 71 and 73. Accordingly, the oxygen gas path of the hydrogen production apparatus 20, that is, the inside of the oxygen pipe 52, the inside of the anode gas gas-liquid separation chamber 24, and the inside of the oxygen pipe 69 are purged with the nitrogen gas, and the oxygen gas remaining in the oxygen gas path is built. It is exhausted to the outside of the object 10. As a result, danger caused by the remaining oxygen gas can be eliminated.

更に、窒素ガスは、窒素管７１及び７４を介して、水素管５１内に導入される。また、窒素ガスは、窒素管７１及び７５を介して、水素管６４内に導入される。これにより、水素製造装置２０の水素ガス経路内が窒素ガスによってパージされ、水素ガス経路内に残留した水素ガスが、水素管６８及び各バイパス管を介して建築物１０の外部に排気される。   Further, the nitrogen gas is introduced into the hydrogen pipe 51 via the nitrogen pipes 71 and 74. The nitrogen gas is introduced into the hydrogen tube 64 via the nitrogen tubes 71 and 75. Thereby, the hydrogen gas path of the hydrogen production device 20 is purged with the nitrogen gas, and the hydrogen gas remaining in the hydrogen gas path is exhausted to the outside of the building 10 through the hydrogen pipe 68 and each bypass pipe.

換言すれば、ノーマルオープンバルブ７４ｖは、窒素ガスボンベ３８と水素管５１との間に接続されたバルブであり、交流電力Ｐ１が供給されているときは励磁されて閉じており、交流電力Ｐ１が供給されなくなったときは消磁されて開く。そして、ノーマルオープンバルブ７４ｖが開くことにより、水素管５１内が窒素ガスによってパージされる。また、ノーマルオープンバルブ７５ｖは、窒素ガスボンベ３８と水素管６４との間に接続されたバルブであり、交流電力Ｐ１が供給されているときは励磁されて閉じており、交流電力Ｐ１が供給されなくなったときは消磁されて開く。そして、ノーマルオープンバルブ７５ｖが開くことにより、水素管６４内が窒素ガスによってパージされる。この結果、残留した水素ガスが爆発する危険を回避することができる。この場合の「パージ」とは、水素ガス経路内の水素ガス濃度が爆発限界である４％未満となればよく、水素ガス経路内の全ての水素ガスが窒素ガスに置換される必要はない。   In other words, the normally open valve 74v is a valve connected between the nitrogen gas cylinder 38 and the hydrogen pipe 51. When the AC power P1 is supplied, the normally open valve 74v is excited and closed, and the AC power P1 is supplied. When it is no longer open, it is demagnetized and opened. Then, by opening the normally open valve 74v, the inside of the hydrogen pipe 51 is purged with nitrogen gas. The normally open valve 75v is a valve connected between the nitrogen gas cylinder 38 and the hydrogen pipe 64. When the AC power P1 is supplied, the normally open valve 75v is excited and closed, and the AC power P1 is not supplied. When it is demagnetized, it opens. Then, by opening the normally open valve 75v, the inside of the hydrogen pipe 64 is purged by the nitrogen gas. As a result, the danger of explosion of the remaining hydrogen gas can be avoided. In this case, "purging" means that the hydrogen gas concentration in the hydrogen gas path is less than the explosion limit of 4%, and it is not necessary to replace all the hydrogen gas in the hydrogen gas path with nitrogen gas.

このように、水素製造システム１においては、交流電力Ｐ１の供給が停止しても、純水管５８内から純水Ｗを除去することにより、純水Ｗの凍結による純水管５８の破裂を防止することができる。また、水素ガス製造装置２０内から水素ガス及び酸素ガスを排除することにより、爆発等の危険を回避することができる。   As described above, in the hydrogen production system 1, even when the supply of the AC power P1 is stopped, the pure water W is removed from the pure water pipe 58, thereby preventing the pure water pipe 58 from being ruptured due to freezing of the pure water W. be able to. In addition, by removing the hydrogen gas and the oxygen gas from the inside of the hydrogen gas production device 20, danger such as an explosion can be avoided.

なお、電力の供給が停止すれば、各バルブは消磁され、ノーマルクローズバルブ６７ｖは自動的に閉状態となり、ノーマルオープンバルブ６８ｖ、７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖ、並びに各バイパス管に設けられたノーマルオープンバルブは自動的に開状態となる。また、窒素ガスの圧力は、窒素ガスボンベ３８内に封入された窒素ガス自体の圧力が圧力源となり、レギュレータにより調整されることによって付与されるが、その圧力は、電解槽２２から発生する水素ガスの圧力、及び、電解液循環タンク２５に供給される純水の圧力よりも高いため、それぞれの配管内から純水Ｗ及び水素ガスを押し出すことができる。このため、何らかの理由により、制御装置４１が動作しない場合であっても、各バルブが適切に切り替わって窒素ガスが供給され、上述のような窒素ガスによるパージが可能となる。   When the supply of power is stopped, each valve is demagnetized, the normally closed valve 67v is automatically closed, and the normally open valves 68v, 72v, 73v, 74v, and 75v, and the normal provided in each bypass pipe are provided. The open valve automatically opens. The pressure of the nitrogen gas is given by the pressure of the nitrogen gas itself sealed in the nitrogen gas cylinder 38 serving as a pressure source and adjusted by a regulator. And the pressure of the pure water supplied to the electrolyte circulation tank 25, the pure water W and the hydrogen gas can be pushed out from the respective pipes. Therefore, even if the control device 41 does not operate for some reason, the respective valves are appropriately switched to supply the nitrogen gas, and the above-described purging with the nitrogen gas becomes possible.

＜停電以外の非常時の動作＞
次に、停電以外の非常事態が発生した場合の動作について説明する。 <Emergency operation other than power failure>
Next, an operation when an emergency other than a power failure occurs will be described.

例えば、水素製造装置２０から水素ガスが漏洩した場合に、これを放置しておくと、溜まった水素が爆発する可能性がある。そこで、本実施形態に係る水素製造システム１には、水素漏洩検知器４４を設けている。水素漏洩検知器４４が水素ガスの漏洩を検知すると、制御装置４１に対して警告信号を出力する。これにより、制御装置４１は、電解槽２２及び各ポンプを停止させ、水の電気分解を停止させる。その後、各バルブを消磁することにより、上述の停電時と同様に、純水管５８内、水素ガス経路内、及び、酸素ガス経路内を窒素ガスによりパージする。これにより、水素ガスの漏洩を止め、爆発事故の発生を防止することができる。   For example, if hydrogen gas leaks from the hydrogen production device 20, if it is left undisturbed, the accumulated hydrogen may explode. Thus, the hydrogen production system 1 according to the present embodiment is provided with the hydrogen leak detector 44. When the hydrogen leak detector 44 detects hydrogen gas leak, a warning signal is output to the control device 41. Thereby, the control device 41 stops the electrolytic bath 22 and each pump, and stops the electrolysis of water. Thereafter, by demagnetizing the valves, the inside of the pure water pipe 58, the inside of the hydrogen gas passage, and the inside of the oxygen gas passage are purged with nitrogen gas, as in the case of the above-described power failure. Thereby, the leakage of hydrogen gas can be stopped, and the occurrence of an explosion accident can be prevented.

また、地震が発生すると、水素製造装置２０の一部が破壊されたり、建築物１０が倒壊したりして、水素ガスが漏洩する可能性がある。また、地震が火災を引き起こし、漏洩した水素ガスに引火して爆発する可能性もある。そこで、本実施形態に係る水素製造システム１においては、地震検知器４５を設けている。地震検知器４５が所定の震度以上の地震を検出すると、制御装置４１に対して警告信号を出力する。これにより、制御装置４１は、上述の水素ガスが漏洩した場合と同様に、電解槽２２及び各ポンプを停止させ、水の電気分解を停止させる。また、各バルブを消磁することにより、純水管５８内、水素ガス経路内、及び、酸素ガス経路内を窒素ガスによりパージする。この結果、水素ガスの漏洩を未然に防ぐことができる。なお、地震が発生した場合は、交流電力Ｐ１の供給も停止する可能性がある。この場合においても、上述の停電時と同様に、蓄電池４２により制御装置４１が動作するか、各バルブが自動的に消磁されることにより、窒素ガスによるパージを実行することができる。   In addition, when an earthquake occurs, there is a possibility that a part of the hydrogen production device 20 is destroyed, the building 10 is collapsed, and hydrogen gas leaks. An earthquake can also cause a fire, igniting the leaked hydrogen gas and causing an explosion. Therefore, in the hydrogen production system 1 according to the present embodiment, the earthquake detector 45 is provided. When the earthquake detector 45 detects an earthquake of a predetermined seismic intensity or higher, a warning signal is output to the control device 41. As a result, the control device 41 stops the electrolysis tank 22 and the respective pumps and stops the electrolysis of water, as in the case where the hydrogen gas has leaked. Further, by demagnetizing each valve, the inside of the pure water pipe 58, the inside of the hydrogen gas passage, and the inside of the oxygen gas passage are purged with nitrogen gas. As a result, leakage of hydrogen gas can be prevented beforehand. When an earthquake occurs, the supply of the AC power P1 may also be stopped. Also in this case, similarly to the case of the above-described power failure, the control device 41 is operated by the storage battery 42 or each valve is automatically demagnetized, so that the purge by the nitrogen gas can be executed.

更に、建築物１０において火災が発生すると、炎が水素製造装置２０内の水素ガスに印加し、爆発事故が発生する可能性がある。そこで、本実施形態に係る水素製造システム１においては、建築物１０内において火災が発生すると、火災検知器４６が警告信号を制御装置４１に対して出力する。そして、制御装置４１が上述の水素ガスが漏洩した場合と同様な処置を講ずる。このとき、水素製造装置２０内の水素ガス及び酸素ガスを建築物１０の外部に排気することにより、排気した水素ガスが建築物１０内で引火したり、排気した酸素ガスが火災を助長することを防止できる。   Further, when a fire occurs in the building 10, a flame is applied to the hydrogen gas in the hydrogen production device 20, and an explosion accident may occur. Thus, in the hydrogen production system 1 according to the present embodiment, when a fire occurs in the building 10, the fire detector 46 outputs a warning signal to the control device 41. Then, the control device 41 takes the same treatment as in the case where the hydrogen gas has leaked. At this time, by evacuating the hydrogen gas and oxygen gas in the hydrogen production device 20 to the outside of the building 10, the evacuated hydrogen gas may ignite in the building 10 or the evacuated oxygen gas may promote a fire. Can be prevented.

なお、電力の供給が停止すれば、各バルブは消磁される。このため、地震又は火災によって制御装置４１が破壊された場合であっても、各バルブが自動的に適切に切り替わって窒素ガスが供給され、上述のような窒素ガスによるパージが可能となる。   When the power supply is stopped, each valve is demagnetized. Therefore, even if the control device 41 is destroyed by an earthquake or fire, the valves are automatically switched appropriately and the nitrogen gas is supplied, and the purging with the nitrogen gas as described above becomes possible.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、停電時に自動的に純水管５８内から純水Ｗを排出することにより、その後、室温が低下しても、純水管５８内で純水Ｗが凍結して純水管５８が破裂することを防止できる。これにより、水素製造システム１を無人で運用することが可能となる。本実施形態に係る水素製造システム１は、既存の電力系統に接続されていない僻地且つ寒冷地に設置することを前提としているが、このような土地に作業員を常駐させておくことは困難である。このため、水素製造システムの無人運転が可能になれば、水素製造システムを再生可能エネルギーを取得できる土地に広く展開することが容易になる。この結果、社会全体の電力需要に占める再生可能エネルギーの割合を増加させることが可能となる。 Next, effects of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, by automatically discharging the pure water W from the pure water pipe 58 at the time of a power failure, the pure water W freezes in the pure water pipe 58 and the pure water pipe 58 Explosion can be prevented. Thereby, the hydrogen production system 1 can be operated unattended. The hydrogen production system 1 according to the present embodiment is premised on being installed in a remote area and a cold area not connected to an existing electric power system, but it is difficult to keep workers resident in such a land. is there. For this reason, if unmanned operation of the hydrogen production system becomes possible, it becomes easy to widely deploy the hydrogen production system on land where renewable energy can be obtained. As a result, it is possible to increase the ratio of renewable energy to the power demand of society as a whole.

また、本実施形態においては、水素ガスの漏洩、地震及び火災といったトラブルが発生した場合においても、自動的に水素製造装置２０を停止させると共に、水素製造装置２０内に残留した水素ガスを排出することができる。これにより、残留した水素ガスによる爆発事故を未然に防止することができる。これによっても、無人運転化が容易になり、水素製造システム１の展開が容易になる。   Further, in the present embodiment, even when troubles such as leakage of hydrogen gas, earthquake, and fire occur, the hydrogen production device 20 is automatically stopped and the hydrogen gas remaining in the hydrogen production device 20 is discharged. be able to. Thereby, an explosion accident due to the residual hydrogen gas can be prevented. This also facilitates unmanned operation and facilitates deployment of the hydrogen production system 1.

更に、本実施形態に係る水素製造システム１は、運用に必要な電力は全て水力発電施設１から供給され、必要な純水等は輸送容器１７を用いて外部からトラック等により搬入され、不可避的に発生した廃液はドレンタンク１５に貯蔵された後、トラック等により排出される。このように、水素製造システム１は、半独立的に運用可能なインフラフリーのシステムである。このため、水素製造システム１は、既存の電力系統及び上下水道がない僻地に設置することができる。   Further, in the hydrogen production system 1 according to the present embodiment, all the power required for operation is supplied from the hydroelectric power generation facility 1, and the necessary pure water and the like are carried in from outside using a transport container 17 by a truck or the like, and are inevitable. The waste liquid generated in the tank is stored in a drain tank 15 and then discharged by a truck or the like. As described above, the hydrogen production system 1 is an infrastructure-free system that can be operated semi-independently. For this reason, the hydrogen production system 1 can be installed in a remote place without an existing power system and water and sewage.

また、水素製造システム１は、半独立的に運用可能であるため、設置された環境に対してもほとんど影響を与えない。具体的には、その土地において水資源等を採取することがなく、廃液を排出することもないため、自然環境に及ぼす影響が極めて小さい。従って、自然環境の保全に関する法令にも準拠可能である。   Further, since the hydrogen production system 1 can be operated semi-independently, it hardly affects the installed environment. Specifically, the effect on the natural environment is extremely small because no water resources are collected on the land and no waste liquid is discharged. Therefore, it is possible to comply with laws and regulations relating to conservation of the natural environment.

更にまた、本実施形態においては、アルカリ性水溶液を用いて水を電気分解している。前述の如く、アルカリ性水溶液の凝固点は純水よりも低いため、寒冷地においても凍結しにくい。このため、本実施形態においては、アルカリ性水溶液に継ぎ足す純水の凍結のみを防止すればよい。これに対して、固体電解質膜を用いて水を電気分解する場合は、電解液として純水を用いているため、この純水に対しても、凍結を防止する措置を講じる必要がある。   Furthermore, in this embodiment, water is electrolyzed using an alkaline aqueous solution. As described above, since the freezing point of the alkaline aqueous solution is lower than that of pure water, it is difficult to freeze even in a cold region. Therefore, in the present embodiment, only the freezing of pure water added to the alkaline aqueous solution needs to be prevented. On the other hand, when water is electrolyzed using a solid electrolyte membrane, since pure water is used as the electrolytic solution, it is necessary to take measures to prevent freezing of the pure water as well.

また、アルカリ電解方式の場合、純水に要求される電気伝導度は１０μＳ／ｃｍ以下である。これに対して、固体電解質膜方式の場合、純水に要求される電気伝導度は５μＳ／ｃｍ以下である（非特許文献５参照）。すなわち、アルカリ電解方式は、固体電解質膜方式と比較して、要求される純水の純度が低い。また、固体電解質膜方式の場合は、例えば白金の粉末を含む固体電解質膜が必要であるが、アルカリ電解方式の場合は、そのような高価な部品は不要である。これらの理由により、アルカリ電解方式は、固体電解質膜方式と比較して、コストが低い。   In the case of the alkaline electrolysis method, the electric conductivity required for pure water is 10 μS / cm or less. On the other hand, in the case of the solid electrolyte membrane method, the electric conductivity required for pure water is 5 μS / cm or less (see Non-Patent Document 5). That is, the required purity of pure water is lower in the alkaline electrolysis system than in the solid electrolyte membrane system. In the case of the solid electrolyte membrane system, a solid electrolyte membrane containing, for example, platinum powder is required, whereas in the case of the alkali electrolysis system, such expensive components are not required. For these reasons, the cost of the alkaline electrolysis system is lower than that of the solid electrolyte membrane system.

更にまた、本実施形態においては、ステンレス製の輸送容器１７を用いて、純水Ｗを外部から水素製造システム１に供給している。ステンレスからなる輸送容器１７は、純水の純度を低下させる不純物、例えば、二酸化炭素ガス及び酸素ガス等の透過を抑制すると共に、輸送容器１７自体から純水Ｗに溶け込む成分も極めて少ない。従って、ステンレス製の輸送容器１７を用いることにより、純水の純度を長期間維持することができる。これにより、例えば気象条件により純水の輸送に予定以上の時間を要した場合であっても、純水の純度を要求水準以上に維持することができる。このように、水素製造システム１の運用の自由度が向上する。   Furthermore, in the present embodiment, pure water W is supplied to the hydrogen production system 1 from outside using a stainless steel transport container 17. The transport container 17 made of stainless steel suppresses the permeation of impurities that lower the purity of pure water, for example, carbon dioxide gas and oxygen gas, and has very few components dissolved into the pure water W from the transport container 17 itself. Therefore, by using the transport container 17 made of stainless steel, the purity of pure water can be maintained for a long time. Thereby, even if the transportation of the pure water takes more time than expected due to weather conditions, the purity of the pure water can be maintained at a required level or more. Thus, the degree of freedom of operation of the hydrogen production system 1 is improved.

なお、本実施形態において、洗浄液Ｃに、想定される環境の最低気温よりも凝固点が高い液体、例えば、純水又は濃度が低い水溶液を用いる場合には、洗浄液管６２及び６３にも窒素ガスボンベ３８に接続された窒素管を接続し、これらの窒素管にノーマルオープンバルブを介在させると共に、洗浄液管６２の最下部及び洗浄液管６３の最下部を、ノーマルオープンバルブを介してドレンタンク１５に接続してもよい。これにより、停電時に洗浄液管６２及び６３内を窒素ガスでパージして、洗浄液管６２及び６３内の洗浄液Ｃをドレンタンク１５に廃棄することができ、洗浄液Ｃの凍結により洗浄液管６２及び６３が破裂することを防止できる。   In the present embodiment, when a liquid having a freezing point higher than the assumed minimum temperature of the environment, for example, pure water or an aqueous solution having a low concentration is used as the cleaning liquid C, the nitrogen gas cylinder 38 is also provided in the cleaning liquid pipes 62 and 63. The nitrogen tubes connected to are connected to each other. A normal open valve is interposed between these nitrogen tubes, and the lowermost part of the cleaning liquid pipe 62 and the lowermost part of the cleaning liquid pipe 63 are connected to the drain tank 15 via the normally open valves. You may. This allows the cleaning liquid tubes 62 and 63 to be purged with nitrogen gas during a power outage, and the cleaning liquid C in the cleaning liquid tubes 62 and 63 to be discarded to the drain tank 15. Explosion can be prevented.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーとして、風力を利用するシステムである。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
The hydrogen production system according to the present embodiment is a system that uses wind power as renewable energy.

図４は、本実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。
図４に示すように、本実施形態に係る水素製造システム２は、風力発電施設１０２から交流電力Ｐ４が供給される。風力発電施設１０２は、例えば山間部等の風が強い土地に設置され、風車が設けられている。但し、交流電力Ｐ４の供給は断続的である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating the hydrogen production system according to the present embodiment.
As shown in FIG. 4, in the hydrogen production system 2 according to the present embodiment, AC power P4 is supplied from the wind power generation facility 102. The wind power generation facility 102 is installed on a land with strong wind, such as a mountain area, and is provided with a windmill. However, the supply of the AC power P4 is intermittent.

また、水素製造システム２においては、大型の蓄電池１８が設けられており、整流器２１に接続されている。蓄電池１８の容量は蓄電池４２（図２参照）の容量よりも大きく、一定時間、水素製造装置２０による電気分解を継続することができる。   In the hydrogen production system 2, a large storage battery 18 is provided and connected to the rectifier 21. The capacity of the storage battery 18 is larger than the capacity of the storage battery 42 (see FIG. 2), and the electrolysis by the hydrogen production device 20 can be continued for a certain period of time.

本実施形態によれば、蓄電池１８を設けることにより、風が止んだときにも、整流器２１に対して一定時間、電力を供給することができる。これにより、風が止む度に停電と判断し、水素発生装置２０を停止して各管内をパージすることを回避できる。なお、蓄電池１８に蓄積された電力を使い切っても風力発電施設１０２からの電力供給が再開しないときは、純水の凍結を防止するために、前述の第１の実施形態と同様な動作により、水素製造装置２０を停止させ、各配管を窒素ガスによりパージする。   According to the present embodiment, by providing the storage battery 18, power can be supplied to the rectifier 21 for a certain period of time even when the wind stops. Thus, it is possible to avoid a situation where a power failure is determined each time the wind stops and the hydrogen generator 20 is stopped to purge each pipe. In addition, when the power supply from the wind power generation facility 102 does not resume even when the power stored in the storage battery 18 is used up, in order to prevent freezing of pure water, the same operation as in the first embodiment described above is performed. The hydrogen production apparatus 20 is stopped, and each pipe is purged with nitrogen gas.

本実施形態に係る水素製造システム２は、離島などに設置することができる。そして、製造した水素ガスを集落に輸送し、燃料電池に入れて発電したり、燃料電池車に供給すれば、島民に低コストでエネルギーを提供することができる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。 The hydrogen production system 2 according to the present embodiment can be installed on a remote island or the like. Then, if the produced hydrogen gas is transported to a settlement and put into a fuel cell to generate power or supplied to a fuel cell vehicle, energy can be provided to islanders at low cost.
Other configurations, manufacturing methods, operations, and effects of the present embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る水素製造システムは、再生可能エネルギーとして、太陽光を利用するシステムである。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
The hydrogen production system according to the present embodiment is a system that uses sunlight as renewable energy.

図５は、本実施形態に係る水素製造システムを示すブロック図である。
図５に示すように、本実施形態に係る水素製造システム３は、太陽光発電施設１０３から直流電力Ｐ５が供給される。太陽光発電施設１０３は、例えば砂漠等の太陽光が安定した土地に設置され、太陽光発電パネルが設けられている。直流電力Ｐ５は、ＤＣ−ＡＣ変換器１０４に入力され、交流電力Ｐ６に変換される。交流電力Ｐ６は、水素製造システム３の整流器２１に入力される。また、水素製造システム３においては、制御装置４１に接続されたタイマー４７が設けられている。 FIG. 5 is a block diagram illustrating the hydrogen production system according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, in the hydrogen production system 3 according to the present embodiment, DC power P5 is supplied from the solar power generation facility 103. The photovoltaic power generation facility 103 is installed on a land where sunlight is stable, such as a desert, and is provided with a photovoltaic power generation panel. DC power P5 is input to DC-AC converter 104, and is converted to AC power P6. The AC power P6 is input to the rectifier 21 of the hydrogen production system 3. In the hydrogen production system 3, a timer 47 connected to the control device 41 is provided.

これにより、制御装置４１は、タイマー４７の出力信号に基づいて、日没時刻前に水素製造装置２０の運転を停止した後、前述の停電時と同様な動作により、各配管内を窒素ガスでパージする。パージが完了したら、ノーマルオープンバルブ７２ｖ、７３ｖ、７４ｖ及び７５ｖを励磁して閉じ、窒素ガスの放出を停止する。また、日出時刻後に水素製造装置２０の運転を再開し、水素ガスが製造され始めたら、ノーマルオープンバルブ６８ｖを励磁して閉じると共に、ノーマルクローズバルブ６７ｖを励磁して開き、製造された水素ガスが水素タンク１６に蓄積されるようにする。   Thereby, based on the output signal of the timer 47, the control device 41 stops the operation of the hydrogen production device 20 before the sunset time, and then performs the same operation as at the time of the above-described power outage with nitrogen gas in each pipe. Purge. When the purging is completed, the normally open valves 72v, 73v, 74v, and 75v are excited and closed, and the release of nitrogen gas is stopped. After the sunrise time, the operation of the hydrogen production apparatus 20 is restarted, and when the production of hydrogen gas starts, the normally open valve 68v is excited and closed, and the normally closed valve 67v is excited and opened to produce the produced hydrogen gas. Is stored in the hydrogen tank 16.

また、水素製造システム３においては、前述の第１の実施形態（図１参照）における取り外し可能なドレンタンク１５（図１参照）の替わりに、固定式ドレンタンク１５ａ及び廃液輸送容器１５ｂが設けられている。固定式ドレンタンク１５ａは、建築物１０内又は建築物１０の近傍に固定されており、廃液管１５ｃが接続されている。廃液輸送容器１５ｂは、廃液管１５ｃに対して着脱が可能であり、廃液管１５ｃに接続されて固定式ドレンタンク１５ａから廃液が注入され、廃液管１５ｃから取り外されてトラック等により廃棄可能地域まで搬送される。例えば、固定式ドレンタンク１５ａの容量は、廃液輸送容器１５ｂの容量よりも大きい。   In the hydrogen production system 3, a fixed drain tank 15a and a waste liquid transport container 15b are provided in place of the removable drain tank 15 (see FIG. 1) in the first embodiment (see FIG. 1). ing. The fixed drain tank 15a is fixed in the building 10 or in the vicinity of the building 10, and is connected to a waste liquid pipe 15c. The waste liquid transport container 15b is detachable from the waste liquid pipe 15c, is connected to the waste liquid pipe 15c, is filled with waste liquid from the fixed drain tank 15a, is removed from the waste liquid pipe 15c, and is disposed to a disposal area by a truck or the like. Conveyed. For example, the capacity of the fixed type drain tank 15a is larger than the capacity of the waste liquid transport container 15b.

本実施形態によれば、タイマー４７を設け、日照時間に合わせて水素製造装置２０を運転することにより、日没による停電を異常事態による停電から区別して、日出後に自動的に運転を再開することができる。   According to this embodiment, by providing the timer 47 and operating the hydrogen production apparatus 20 in accordance with the sunshine hours, the power failure due to sunset is distinguished from the power failure due to an abnormal situation, and the operation is automatically restarted after sunrise. be able to.

また、固定式ドレンタンク１５ａ及び廃液輸送容器１５ｂを設けることにより、それぞれの容量を独立して設定することができる。これにより、固定式ドレンタンク１５ａの容量は水素ガスの製造規模及び廃液の輸送頻度等に応じて決定することができ、廃液輸送容器１５ｂの容量は輸送に用いるトラック等のサイズに応じて決定することができる。又は、廃液輸送容器１５ｂはトラックと一体的に形成されていてもよい。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法、動作及び効果は、前述の第１の実施形態又は第２の実施形態と同様である。 Further, by providing the fixed type drain tank 15a and the waste liquid transport container 15b, the respective capacities can be set independently. Thereby, the capacity of the fixed type drain tank 15a can be determined according to the production scale of hydrogen gas, the frequency of transport of the waste liquid, and the like, and the capacity of the waste liquid transport container 15b is determined according to the size of a truck or the like used for transport. be able to. Alternatively, the waste liquid transport container 15b may be formed integrally with the truck.
The configuration, manufacturing method, operation, and effect of the present embodiment other than those described above are the same as those of the above-described first embodiment or the second embodiment.

以上説明した実施形態によれば、電力の供給が停止しても配管が破裂しない水素製造装置及び水素製造システムを実現することができる。   According to the embodiment described above, it is possible to realize a hydrogen production apparatus and a hydrogen production system in which piping does not burst even when power supply is stopped.

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。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施され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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various 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 also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. The above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

Claims (14)

外部から第１電力が供給され、直流の第２電力を出力する整流器と、
前記第２電力が供給されてアルカリ性水溶液を電気分解する電解槽と、
前記アルカリ性水溶液を保持する電解液タンクと、
前記電解槽と前記電解液タンクとの間で前記アルカリ性水溶液を循環させるポンプと、
純水を保持する純水タンクと、
前記純水タンクと前記電解液タンクとの間に接続され、前記純水タンクから前記電解液タンクに前記純水を流通させる純水管と、
不活性ガスが封入された不活性ガスボンベと、
を備え、
前記第１電力が供給されなくなったときに、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスが前記純水管内に流入し、前記純水管内の純水の少なくとも一部を前記純水管から排出する水素製造装置。 A rectifier supplied with first power from the outside and outputting a second DC power;
An electrolytic cell supplied with the second electric power to electrolyze the alkaline aqueous solution,
An electrolyte tank holding the alkaline aqueous solution,
A pump for circulating the alkaline aqueous solution between the electrolytic tank and the electrolytic solution tank,
A pure water tank that holds pure water,
A pure water pipe connected between the pure water tank and the electrolyte tank, for flowing the pure water from the pure water tank to the electrolyte tank,
An inert gas cylinder filled with an inert gas,
With
When the first power supply is stopped, the inert gas flows into the pure water pipe from the inert gas cylinder, and at least a part of pure water in the pure water pipe is discharged from the pure water pipe. apparatus. 前記純水管から排出された純水は、前記電解液タンク内及び前記純水タンク内に移動する請求項１記載の水素製造装置。 The pure pure water discharged from the water pipe, the electrolyte tank and claim 1 Symbol placement of the hydrogen production apparatus moves to the pure water tank. 前記不活性ガスボンベから流出する前記不活性ガスの圧力は、０．２ＭＰａ以上である請求項１または２に記載の水素製造装置。 3. The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the pressure of the inert gas flowing out of the inert gas cylinder is 0.2 MPa or more. 4. 前記不活性ガスは窒素ガスである請求項１〜３のいずれか１つに記載の水素製造装置。 The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inert gas is a nitrogen gas. 前記第１電力が供給されなくなったときに、前記電解槽及び前記ポンプのスイッチをオフにする制御装置と、
前記制御装置に前記第２電力を供給する蓄電池と、
をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の水素製造装置。 A controller for turning off the electrolytic cell and the pump when the first power is not supplied;
A storage battery that supplies the second power to the control device;
The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 4 , further comprising: 前記電解槽から水素ガスを取り出す水素管をさらに備え、
前記第１電力が供給されなくなったときに、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスが前記水素管内に流入し、前記水素管内の水素の少なくとも一部を前記水素管から排出する請求項１〜４のいずれか１つに記載の水素製造装置。 Further comprising a hydrogen tube for taking out hydrogen gas from the electrolytic cell,
When the first power is not supplied, according to claim 1-4 wherein said inert gas from the inert gas cylinder flows into the hydrogen tube, for discharging at least part of the hydrogen of the hydrogen pipe from the hydrogen pipe The hydrogen production apparatus according to any one of the above. 水素漏洩検知器と、
前記水素漏洩検知器が水素漏洩を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項６記載の水素製造装置。 A hydrogen leak detector,
When the hydrogen leak detector detects a hydrogen leak, the control unit stops the electrolytic cell and the pump, and allows the inert gas to flow into the hydrogen pipe from the inert gas cylinder.
The hydrogen production apparatus according to claim 6 , further comprising: 地震検知器と、
前記地震検知器が地震を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項６記載の水素製造装置。 An earthquake detector,
When the earthquake detector detects an earthquake, the control device that stops the electrolytic cell and the pump and allows the inert gas to flow into the hydrogen pipe from the inert gas cylinder,
The hydrogen production apparatus according to claim 6 , further comprising: 火災検知器と、
前記火災検知器が火災を検知したときに、前記電解槽及び前記ポンプを停止させると共に、前記不活性ガスボンベから前記不活性ガスを前記水素管内に流入させる制御装置と、
をさらに備えた請求項６記載の水素製造装置。 A fire detector,
When the fire detector detects a fire, the control unit stops the electrolytic cell and the pump, and allows the inert gas to flow into the hydrogen pipe from the inert gas cylinder,
The hydrogen production apparatus according to claim 6 , further comprising: 前記第１電力は、再生可能エネルギーにより発電される請求項１〜９のいずれか１つに記載の水素製造装置。 The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the first electric power is generated by renewable energy. 前記第１電力は、水力によって発電された交流電力である請求項１〜１０のいずれか１つに記載の水素製造装置。 The hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 10 , wherein the first electric power is AC electric power generated by hydraulic power. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載の水素製造装置と、
前記水素製造装置を収納する建築物と、
前記整流器から供給される第３電力により前記建築物内の温度を調整する空調機器と、
前記電解槽から取り出された水素ガスを貯蔵する水素タンクと、
を備えた水素製造システム。 A hydrogen production apparatus according to any one of claims 1 to 11 ,
A building that houses the hydrogen production device,
An air conditioner that adjusts the temperature inside the building with third power supplied from the rectifier;
A hydrogen tank that stores hydrogen gas taken out of the electrolytic cell,
Hydrogen production system equipped with. 前記純水を外部から前記純水タンクに輸送する輸送容器をさらに備えた請求項１２記載の水素製造システム。 The hydrogen production system according to claim 12 , further comprising a transport container that transports the pure water from the outside to the pure water tank. 前記輸送容器はステンレスによって形成されている請求項１３記載の水素製造システム。 14. The hydrogen production system according to claim 13, wherein the transport container is formed of stainless steel.
JP2017120402A 2017-06-20 2017-06-20 Hydrogen production equipment and hydrogen production system Active JP6633571B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017120402A JP6633571B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Hydrogen production equipment and hydrogen production system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017120402A JP6633571B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Hydrogen production equipment and hydrogen production system

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016513167A Division JP6165972B1 (en) 2015-09-30 2015-09-30 Hydrogen production apparatus and hydrogen production system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017203218A JP2017203218A (en) 2017-11-16
JP6633571B2 true JP6633571B2 (en) 2020-01-22

Family

ID=60322019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017120402A Active JP6633571B2 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Hydrogen production equipment and hydrogen production system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6633571B2 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3699970A4 (en) 2017-10-20 2021-07-14 Pioneer Corporation Light-emitting device and light-emitting module
JP7190677B2 (en) * 2018-03-06 2022-12-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 hydrogen system
JP6594601B1 (en) 2018-03-22 2019-10-23 株式会社トクヤマ Alkaline water electrolysis apparatus and gas production method
DE102018208624A1 (en) * 2018-05-30 2019-12-05 Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh Method and apparatus for providing at least one product stream by electrolysis and use
US11505872B2 (en) 2018-07-27 2022-11-22 Tokuyama Corporation Gas production apparatus and gas production method
AU2019385031B2 (en) * 2018-11-19 2022-08-04 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Hydrogen production method
JP7050851B2 (en) * 2019-05-23 2022-04-08 株式会社神鋼環境ソリューション Hydrogen / oxygen generator and hydrogen gas manufacturing method
JP7185925B2 (en) * 2019-06-25 2022-12-08 株式会社フクハラ Off-site hydrogen station
JP7417255B6 (en) * 2020-01-09 2024-01-30 ヤマハファインテック株式会社 Hydrogen gas mixing device
JP7440057B2 (en) 2020-01-09 2024-02-28 ヤマハファインテック株式会社 Hydrogen gas mixing device
KR102542258B1 (en) * 2021-05-27 2023-06-13 부산대학교 산학협력단 Automated manufacturing apparatus of alkaline electrolyte for alkaline water electrolysis system, and methdo of the same
CN113373459B (en) * 2021-07-05 2022-07-12 阳光电源股份有限公司 Pulse width modulation rectifier, hydrogen production device and hydrogen production method
KR102363202B1 (en) * 2021-08-22 2022-02-16 권기진 Generation and storage system for high purity hydrogen
CN114411170B (en) * 2022-02-16 2024-01-30 阳光氢能科技有限公司 Hydrogen production system and method
CN114606523B (en) * 2022-04-27 2024-03-29 阳光氢能科技有限公司 Variable-power hydrogen production system and automatic control system and method thereof
CN115094453A (en) * 2022-06-29 2022-09-23 上海燃气工程设计研究有限公司 Uninterrupted distributed water electrolysis hydrogen production device for storage

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2851544B2 (en) * 1994-11-28 1999-01-27 神鋼パンテツク株式会社 Method and apparatus for removing residual voltage from water electrolysis cell
DE602007011050D1 (en) * 2007-07-11 2011-01-20 Swiss Hydrogen Power Shp Sa High-pressure electrolysis plant and method for inerting such a plant
TW201219686A (en) * 2010-09-16 2012-05-16 Solvay Fluorine gas plant with seismic protection
CA2998458C (en) * 2015-09-30 2020-07-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Hydrogen production apparatus and hydrogen production system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017203218A (en) 2017-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6633571B2 (en) Hydrogen production equipment and hydrogen production system
JP6165972B1 (en) Hydrogen production apparatus and hydrogen production system
CA3117925C (en) Method of producing hydrogen
JP6937096B2 (en) Hydrogen production system
JP2001130901A (en) Hydrogen energy supplying unit
JP6308366B2 (en) Electrolyte circulating battery
WO2015174282A1 (en) Redox flow battery
WO2017081776A1 (en) Hydrogen production apparatus, hydrogen production system, and method for producing hydrogen production apparatus
JP2008053209A (en) Fuel cell device
JP2020190021A (en) Hydrogen/oxygen generator
RU2111285C1 (en) Apparatus for producing hydrogen and oxygen by electrolysis technique
JP6633959B2 (en) Hydrogen filling equipment
JP7050851B2 (en) Hydrogen / oxygen generator and hydrogen gas manufacturing method
AU2021352136A1 (en) Arrangement to optimize the production of hydrogen
JP7288342B2 (en) Hydrogen/oxygen generator and hydrogen gas production method
KR20140046190A (en) Fuel cell system in submarine and gas eliminating method gas thereof
JP3169050B2 (en) Hydrogen / oxygen generator and operating method thereof
JP6051402B2 (en) Fuel cell system
JP2008303769A (en) Osmotic pressure type gas compression system
JPH1068095A (en) Hydrogen-storage power generating system
KR20180031349A (en) land mounted type compressed air storage device
JP2015209573A (en) High-pressure hydrogen tank capable of hydrogen production and fuel battery vehicle
JP2018193600A (en) Hydrogen production system
CN101135412A (en) Method of wind chest parallel type operation
FR2985359A1 (en) Safety device for use in nuclear power station, has electric source supplying electricity to electric batteries to feed safety elements in control room, where source utilizes electrolytic installation unit for storing oxygen and hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181001

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20190628

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190906

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191029

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191212

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6633571

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151