WO2024024816A1 - 電解装置 - Google Patents

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WO2024024816A1
WO2024024816A1 PCT/JP2023/027313 JP2023027313W WO2024024816A1 WO 2024024816 A1 WO2024024816 A1 WO 2024024816A1 JP 2023027313 W JP2023027313 W JP 2023027313W WO 2024024816 A1 WO2024024816 A1 WO 2024024816A1
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electrolyte
tank
section
adjustment
ion concentration
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PCT/JP2023/027313
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French (fr)
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翔一 古川
英彦 田島
直人 田上
茂 弦巻
靖崇 浦下
大輔 向井
貴洋 祐延
健一郎 小阪
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三菱重工業株式会社
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    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a cathode that reduces a first substance containing carbon dioxide to produce a first product containing a carbon compound, and a cathode that oxidizes a second substance containing water or hydroxide ions to produce a first product containing oxygen.
  • An electrolytic cell having an anode that produces two products, a sensor that detects ion concentration in a liquid discharged from at least one of the anode flow path and the cathode flow path, and at least one of the anode flow path and the cathode flow path. Based on the data acquired by the sensor and the refresh agent supply section, which can supply gaseous substances to A carbon dioxide electrolyzer is disclosed that includes a controller that controls the operation of supplying a gaseous substance to at least one of the channels.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to provide an electrolytic device that can suppress performance deterioration.
  • an electrolysis device includes an electrolysis cell, an electrolyte supply section, and an ion concentration adjustment section.
  • the electrolytic cell includes an anode chamber, a cathode chamber, and an ion exchange membrane disposed between the anode chamber and the cathode chamber.
  • the electrolyte supply unit includes at least one tank containing an electrolyte, circulates a portion of the electrolyte as a first electrolyte between the at least one tank and the anode chamber, and Another part of the electrolyte is circulated between one tank and the cathode chamber as a second electrolyte.
  • the ion concentration adjustment section supplies an adjustment solution for adjusting hydrogen ion concentration (pH) to the electrolyte supply section.
  • an electrolysis device includes an electrolysis cell and an electrolyte supply section.
  • the electrolytic cell includes an anode chamber, a cathode chamber, and an ion exchange membrane disposed between the anode chamber and the cathode chamber.
  • the electrolyte supply unit includes a joint tank that stores an electrolyte, and circulates a part of the electrolyte as a first electrolyte between the joint tank and the anode chamber, and circulates a part of the electrolyte as a first electrolyte between the joint tank and the anode chamber. Another part of the electrolyte is circulated between the cathode chamber and the cathode chamber as a second electrolyte.
  • the joint tank is arranged between a first storage part that stores the first electrolyte, a second storage part that stores the second electrolyte, and the first storage part and the second storage part. and a membrane in which at least one of ions and water can move between the first storage part and the second storage part.
  • an electrolysis device includes an electrolysis cell and an electrolyte supply section.
  • the electrolytic cell includes an anode chamber, a cathode chamber, and an ion exchange membrane disposed between the anode chamber and the cathode chamber.
  • the electrolytic solution supply unit includes at least one tank containing an electrolytic solution, circulates a part of the electrolytic solution as a first electrolytic solution between the at least one tank and the anode chamber, and Another portion of the electrolyte is circulated as a second electrolyte between at least one tank and the cathode chamber.
  • the at least one tank includes a merging tank that combines and accommodates at least a portion of the first electrolyte and at least a portion of the second electrolyte.
  • the electrolyte supply unit supplies a part of the electrolyte contained in the merging tank to the anode chamber as the first electrolyte, and supplies another part of the electrolyte contained in the merging tank to the anode chamber.
  • the second electrolyte is supplied to the cathode chamber.
  • the electrolysis device of the present disclosure it is possible to suppress performance deterioration.
  • FIG. 1 is a diagram showing an electrolysis device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a control device according to a first embodiment of the present disclosure. It is a flowchart which shows the flow of control of a 1st embodiment of this indication.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an adjustment operation according to the first embodiment of the present disclosure. 1 is an example of the adjustment operation in the first embodiment of the present disclosure, and is a table showing changes in the hydrogen ion concentration of the electrolyte inside the cathode chamber.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an adjustment operation according to the first embodiment of the present disclosure. It is a figure showing the electrolysis device of the 1st modification of the 1st embodiment of this indication.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electrolysis device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram showing an electrolysis device according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram showing an electrolysis device according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • 11 is a sectional view taken along line F11-F11 of the electrolyzer shown in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line F12-F12 of the electrolyzer shown in FIG. 11.
  • FIG. It is a sectional view showing an electrolysis device of a modification of a 4th embodiment of this indication.
  • FIG. 1 is a diagram showing an electrolysis device 1 of the first embodiment.
  • the electrolyzer 1 is a device that generates hydrogen by electrolyzing water or alkaline aqueous solution contained in an electrolytic solution, for example.
  • the electrolyzer 1 is, for example, an anion exchange membrane (AEM) type electrolyzer.
  • AEM anion exchange membrane
  • the electrolyzer 1 is not limited to the above example.
  • the configuration of this embodiment is widely applicable to electrolytic devices in which the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution changes.
  • the electrolytic device 1 includes, for example, an electrolytic cell stack 10, a power supply section 40, an electrolyte supply section 50, a sensor section 60, an ion concentration adjustment section 70, a liquid amount adjustment section 80, and a control device 90. .
  • the electrolytic cell stack 10 is an assembly of a plurality of electrolytic cells 11.
  • the electrolytic cell stack 10 is formed by arranging a plurality of electrolytic cells 11 in one direction.
  • Each electrolytic cell 11 includes an anode chamber Sa to which an electrolyte is supplied and oxygen is generated, and a cathode chamber Sb to which an electrolyte is supplied and hydrogen is generated.
  • the power supply section 40 is a DC power supply device that applies voltage to each electrolytic cell 11.
  • the power supply section 40 applies a DC voltage necessary for electrolysis of the electrolytic solution between the anode and cathode of each electrolytic cell 11.
  • the electrolytic solution supply section 50 is a supply section that supplies an electrolytic solution to each electrolytic cell 11.
  • the electrolytic solution is, for example, pure water or an alkaline aqueous solution.
  • the electrolyte supply unit 50 has at least one tank that stores an electrolyte, circulates the electrolyte between the at least one tank and the anode chamber Sa, and circulates the electrolyte between the at least one tank and the cathode chamber Sb. The electrolyte is circulated between the two.
  • the sensor unit 60 detects a value related to the hydrogen ion concentration (pH) or the amount of the electrolyte.
  • the detection results of the sensor section 60 are transmitted to the control device 90.
  • the ion concentration adjustment unit 70 is an adjustment device that adjusts the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution when the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution satisfies a predetermined condition. For example, when the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution is out of the allowable range, the ion concentration adjustment section 70 supplies an adjustment solution for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to the electrolytic solution supply section 50.
  • the liquid amount adjustment unit 80 controls the amount of an electrolytic solution (a first electrolytic solution to be described later) flowing through an anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 and/or an electrolytic solution (a second electrolytic solution to be described later) flowing through a cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11.
  • This is an adjustment device that adjusts the amount of liquid (liquid).
  • the liquid amount adjustment unit 80 adjusts the amount of the first electrolyte so that the first electrolyte does not increase beyond an allowable range.
  • the control device 90 centrally controls the entire electrolysis device 1 .
  • the control device 90 controls the adjustment operation of the hydrogen ion concentration (pH) by the ion concentration adjustment section 70, for example, based on the detection results of ion concentration sensors 61, 63 and liquid level sensors 62, 64, which will be described later. Further, the control device 90 controls the liquid amount adjusting operation by the liquid amount adjusting section 80 based on the detection result of the liquid level sensor 62, which will be described later.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the electrolytic cell 11.
  • the electrolytic cell 11 includes, for example, a first separator 21, a second separator 22, a membrane electrode assembly 23, and a sealing part 24.
  • the first separator 21 is a member that defines one surface of the internal space S of the electrolytic cell 11.
  • the internal space S is a space including an anode chamber Sa and a cathode chamber Sb, which will be described later.
  • the first separator 21 has a rectangular plate shape, for example, and is made of a metal member. For example, a positive voltage is applied to the first separator 21 from the power supply section 40 via a current collector (not shown).
  • the first separator 21 has a first end 21e1 (for example, a lower end) and a second end 21e2 (for example, an upper end) located on the opposite side of the first end 21e1.
  • the first end portion 21e1 of the first separator 21 is connected to a piping portion L1 of an electrolyte supply portion 50, which will be described later.
  • the second end portion 21e2 of the first separator 21 is connected to a piping portion L2 of an electrolyte supply portion 50, which will be described later.
  • the first separator 21 has a first inner surface 21a facing an anode chamber Sa, which will be described later.
  • a first flow path FP1 through which the electrolytic solution supplied from the piping portion L1 flows is formed in the first inner surface 21a.
  • the first flow path FP1 is, for example, a groove provided in the first inner surface 21a.
  • the electrolytic solution that has flowed through the first flow path FP1 is discharged to the outside of the electrolytic cell 11 through the piping portion L2.
  • each structure for example, a flow path structure, etc.
  • FIG. 2 is merely an example, and does not limit the content of this embodiment.
  • various structures can be used for the channel structure depending on the size, purpose, and usage environment of the device. This also applies to each structure shown in other figures.
  • the second separator 22 is a member that is arranged with an internal space S between it and at least a portion of the first separator 21, and defines the other surface of the internal space S.
  • the second separator 22 has a rectangular plate shape, for example, and is made of a metal member. A negative voltage is applied to the second separator 22 from the power supply unit 40 via a current collector (not shown).
  • the second separator 22 has a first end 22e1 (for example, a lower end) and a second end 22e2 (for example, an upper end) located on the opposite side of the first end 22e1.
  • the first end portion 22e1 of the second separator 22 is connected to a piping portion L3 of an electrolyte supply portion 50, which will be described later.
  • the second end portion 22e2 of the second separator 22 is connected to a piping portion L4 of an electrolyte supply portion 50, which will be described later.
  • the second separator 22 has a second inner surface 22a facing a cathode chamber Sb, which will be described later.
  • a second flow path FP2 through which the electrolytic solution supplied from the piping portion L3 flows is formed in the second inner surface 22a.
  • the second flow path FP2 is, for example, a groove provided in the second inner surface 22a.
  • the electrolytic solution that has flowed through the second flow path FP2 is discharged to the outside of the electrolytic cell
  • the first inner surface 21a of the first separator 21 has a channel groove (first channel FP1)
  • the second inner surface 22a of the second separator 22 has a channel groove (first channel FP1).
  • a configuration having two flow paths FP2) is described.
  • the first separator 21 of the electrolytic cell 11 included in the electrolytic cell stack 10 has a similar flow path on the surface 21b opposite to the first inner surface 21a in addition to the first inner surface 21a.
  • a bipolar plate having a groove first flow path FP1, shown by a two-dot chain line in FIG. 2 may be used.
  • the second separator 22 of the electrolytic cell 11 included in the electrolytic cell stack 10 has similar channel grooves (second A bipolar plate having a flow path FP2 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) may also be used.
  • second A bipolar plate having a flow path FP2 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 2) may also be used.
  • the flow channel grooves provided on both sides of the first separator 21 may have different shapes and arrangements.
  • the flow channel grooves provided on both sides of the second separator 22 may have different shapes and arrangements.
  • a membrane electrode assembly (MEA) 23 is a structure in which an ion exchange membrane, a catalyst, and a power supply are assembled.
  • the membrane electrode assembly 23 is arranged between the first separator 21 and the second separator 22, and is located in the internal space S.
  • the membrane electrode assembly 23 includes, for example, an ion exchange membrane 31, an anode catalyst layer 32, an anode power supply 33, a cathode catalyst layer 34, and a cathode power supply 35.
  • the ion exchange membrane 31 is a membrane that selectively permeates ions.
  • the ion exchange membrane 31 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane.
  • the ion exchange membrane 31 is, for example, an anion exchange membrane (AEM) having hydroxide ion conductivity.
  • AEM anion exchange membrane
  • the ion exchange membrane 31 is not limited to the above example, and may be an ion exchange membrane of a different type from the above example.
  • the ion exchange membrane 31 is, for example, in the shape of a rectangular sheet.
  • the ion exchange membrane 31 is disposed between the first separator 21 and the second separator 22, and is located in the internal space S described above.
  • the ion exchange membrane 31 has a first surface 31a facing the first inner surface 21a of the first separator 21, and a second surface 31a opposite to the first surface 31a and facing the second inner surface 22a of the second separator 22. It has a surface 31b.
  • an anode chamber Sa is defined between the first surface 31a of the ion exchange membrane 31 and the first inner surface 21a of the first separator 21.
  • a cathode chamber Sb is defined between the second surface 31b of the ion exchange membrane 31 and the second inner surface 22a of the second separator 22.
  • the electrolytic solution passing through the anode chamber Sa generates water in the anode chamber Sa, so the amount of the electrolytic solution increases and the hydrogen ion concentration (pH) decreases.
  • water is decomposed in the cathode chamber Sb, so the amount of the electrolyte decreases and the hydrogen ion concentration (pH) increases.
  • the anode catalyst layer 32 is a layer that promotes the chemical reaction in the anode chamber Sa described above.
  • the anode catalyst layer 32 is arranged in the anode chamber Sa and is adjacent to the ion exchange membrane 31. Note that a portion of the anode catalyst layer 32 may enter the surface portion of the ion exchange membrane 31.
  • a positive voltage is applied to the anode catalyst layer 32 from the power supply section 40 via the first separator 21 and the anode power supply body 33, and the anode catalyst layer 32 functions as a part of the anode 27 of the battery cell 11.
  • the anode power supply body 33 is an electrical connection part that transmits the voltage applied to the first separator 21 to the anode catalyst layer 32.
  • the anode power supply body 33 is arranged in the anode chamber Sa.
  • the anode power supply body 33 is located between the first inner surface 21a of the first separator 21 and the anode catalyst layer 32, and is in contact with the first inner surface 21a of the first separator 21 and the anode catalyst layer 32, respectively.
  • the anode power supply body 33 has a structure through which an electrolytic solution and gas can pass.
  • the anode power supply body 33 is formed of, for example, a metal mesh structure, a sintered body, a fiber, or the like.
  • the anode 27 of the battery cell 11 is formed by the anode catalyst layer 32 and the anode power supply body 33.
  • the cathode catalyst layer 34 is a layer that promotes the chemical reaction in the cathode chamber Sb described above.
  • the cathode catalyst layer 34 is arranged in the cathode chamber Sb and is adjacent to the ion exchange membrane 31. Note that a portion of the cathode catalyst layer 34 may enter the surface portion of the ion exchange membrane 31.
  • a negative voltage is applied to the cathode catalyst layer 34 from the power supply section 40 via the second separator 22 and the cathode power supply body 35, and the cathode catalyst layer 34 functions as a part of the cathode 28 of the battery cell 11.
  • the cathode power supply body 35 is an electrical connection part that transmits the voltage applied to the second separator 22 to the cathode catalyst layer 34.
  • the cathode power supply body 35 is arranged in the cathode chamber Sb.
  • the cathode power supply body 35 is located between the second inner surface 22a of the second separator 22 and the cathode catalyst layer 34, and is in contact with the second inner surface 22a of the second separator 22 and the cathode catalyst layer 34, respectively.
  • the cathode power supply body 35 has a structure through which an electrolytic solution and gas can pass.
  • the cathode power supply body 35 is formed of, for example, a metal mesh structure, a sintered body, fiber, carbon paper, or the like.
  • the cathode 28 of the battery cell 11 is formed by the cathode catalyst layer 34 and the cathode power supply body 35.
  • the sealing part 24 is arranged between the first separator 21 and the second separator 22.
  • the sealing portion 24 is located on the outer peripheral side of the outer edge of the ion exchange membrane 31 and seals the internal space S of the electrolytic cell 11 .
  • the electrolytic cell 11 is not limited to the configuration described above.
  • two adjacent electrolytic cells 11 among the plurality of electrolytic cells 11 are separated by a first separator 21 or a second separator 22, each of which is a bipolar plate. may be shared.
  • Electrolyte supply section> Next, returning to FIG. 1, the electrolyte supply section 50 will be explained.
  • the electrolytic solution supplied to the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 is referred to as a "first electrolytic solution”
  • the electrolytic solution supplied to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11 is referred to as a "second electrolytic solution”. It is sometimes called.
  • these names are for the purpose of differentiation, and the components of the first electrolyte and the components of the second electrolyte may be the same.
  • the first electrolytic solution and the second electrolytic solution may be collectively referred to as an "electrolytic solution.”
  • the electrolyte supply section 50 includes an anode side supply section 50a that supplies an electrolyte (first electrolyte) to the anode chamber Sa of each electrolytic cell 11, and an anode side supply section 50a that supplies an electrolyte (first electrolyte) to the anode chamber Sa of each electrolytic cell 11, and an anode side supply section 50a that supplies an electrolyte (first electrolyte) to the anode chamber Sa of each electrolytic cell 11. It has a cathode side supply section 50b that supplies an electrolyte (second electrolyte).
  • the anode side supply section 50a includes, for example, a first electrolyte tank 51, a first piping section L1, a second piping section L2, an oxygen gas-liquid separator 52, an oxygen recovery section 53, and a first pump 54.
  • the first electrolyte tank 51 accommodates a first electrolyte.
  • a first electrolytic solution containing oxygen generated in the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 flows into the first electrolytic solution tank 51 from the electrolytic cell 11 .
  • the first electrolyte tank 51 is an example of a "first tank.”
  • the first piping portion L1 is a flow path portion that guides the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 to the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11.
  • the first piping portion L1 extends between the supply port of the first electrolyte tank 51 and the inlet of the first flow path FP1 of the electrolytic cell 11.
  • the second piping portion L2 is a flow path portion that guides the first electrolyte that has passed through the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 to the first electrolyte tank 51.
  • the second piping portion L2 extends between the outlet of the first flow path FP1 of the electrolytic cell 11 and the return port of the first electrolyte tank 51.
  • the second piping section L2 is an example of a "first flow path section.”
  • the oxygen gas-liquid separator 52 is a gas-liquid separator that separates oxygen contained in the first electrolyte.
  • the oxygen gas-liquid separator 52 is provided in the first electrolyte tank 51.
  • the oxygen gas-liquid separator 52 is provided between the return port of the first electrolyte tank 51 and the second piping section L2.
  • the first electrolytic solution flowing from the second piping section L2 toward the first electrolytic solution tank 51 flows into the oxygen gas-liquid separator 52, and oxygen contained in the first electrolytic solution is separated. Oxygen separated from the first electrolyte by the oxygen gas-liquid separator 52 is recovered by the oxygen recovery section 53.
  • the first pump 54 is a pump for supplying the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 to the anode chamber Sa of the battery cell 11.
  • the first pump 54 is provided, for example, in the middle of the first piping section L1.
  • the cathode side supply section 50b includes, for example, a second electrolyte tank 56, a third piping section L3, a fourth piping section L4, a hydrogen gas-liquid separator 57, a hydrogen recovery section 58, and a second pump 59.
  • the second electrolyte tank 56 accommodates the second electrolyte.
  • a second electrolytic solution containing hydrogen generated in the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11 flows into the second electrolytic solution tank 56 from the electrolytic cell 11 .
  • the second electrolyte tank 56 is an example of a "second tank.”
  • the third piping portion L3 is a flow path portion that guides the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56 to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11.
  • the third piping portion L3 extends between the supply port of the second electrolyte tank 56 and the inlet of the second flow path FP2 of the electrolytic cell 11.
  • the fourth piping portion L4 is a flow path portion that guides the second electrolyte that has passed through the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11 to the second electrolyte tank 56.
  • the fourth piping portion L4 extends between the outlet of the second flow path FP2 of the electrolytic cell 11 and the return port of the second electrolyte tank 56.
  • the fourth piping section L4 is an example of a "second flow path section.”
  • the hydrogen gas-liquid separator 57 is a gas-liquid separator that separates hydrogen contained in the second electrolyte.
  • the hydrogen gas-liquid separator 57 is provided in the second electrolyte tank 56.
  • the hydrogen gas-liquid separator 57 is provided between the return port of the second electrolyte tank 56 and the fourth piping portion L4.
  • the second electrolyte flowing from the fourth piping portion L4 toward the second electrolyte tank 56 flows into the hydrogen gas-liquid separator 57, and hydrogen contained in the second electrolyte is separated. Hydrogen separated from the second electrolyte by the hydrogen gas-liquid separator 57 is recovered by the hydrogen recovery section 58.
  • the second pump 59 is a pump for supplying the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56 to the cathode chamber Sb of the battery cell 11.
  • the second pump 59 is provided, for example, in the middle of the third piping section L3.
  • the sensor section 60 includes a first ion concentration sensor 61, a first liquid level sensor 62, a second ion concentration sensor 63, and a second liquid level sensor 64. Note that one or more of these sensors may be omitted. For example, one of the first ion concentration sensor 61 and the first liquid level sensor 62 may be omitted. One of the second ion concentration sensor 63 and the second liquid level sensor 64 may be omitted. Each of the first ion concentration sensor 61 and the first liquid level sensor 62 is an example of a "first sensor”. Each of the second ion concentration sensor 63 and the second liquid level sensor 64 is an example of a "second sensor”.
  • the first ion concentration sensor 61 is provided in the first electrolyte tank 51 and detects the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51.
  • the detected value of the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution is an example of a "value related to the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.” Note that in the present disclosure, the "value related to the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution" detected by the sensor is not limited to the hydrogen ion concentration (pH) itself, but also a value related to the hydrogen ion concentration (pH) that has a specific relationship with the hydrogen ion concentration (pH).
  • the sensor included in the sensor section 60 is not limited to an ion concentration sensor, but may be a KOH concentration meter sensor or the like. This also applies to the second ion concentration sensor 63.
  • the first liquid level sensor 62 is provided in the first electrolyte tank 51 and detects the liquid level of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51.
  • the first liquid level sensor 62 is a sensor that detects the position of the liquid level based on the position of a float or ultrasonic waves, but is not limited thereto.
  • the detected value of the level of the first electrolytic solution is an example of a "value related to the amount of the electrolytic solution.”
  • the "value related to the amount of electrolyte solution" detected by the sensor is not limited to the level of the electrolyte solution, but is another physical quantity that has a specific relationship with the amount of electrolyte solution (for example, the value related to the amount of electrolyte solution).
  • pressure inside a container containing a the sensor included in the sensor section 60 is not limited to a liquid level sensor, but may be a pressure sensor or the like. This also applies to the second liquid level sensor 64.
  • the second ion concentration sensor 63 is provided in the second electrolyte tank 56 and detects the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56 .
  • the detected value of the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution is an example of a "value related to the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.”
  • the second liquid level sensor 64 is provided in the second electrolyte tank 56 and detects the liquid level of the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56.
  • the second liquid level sensor 64 is a sensor that detects the position of the liquid level based on the position of a float or ultrasonic waves, but is not limited thereto.
  • the detected value of the liquid level of the second electrolytic solution is an example of a "value related to the amount of electrolytic solution".
  • the ion concentration adjustment section 70 is a device that supplies an adjustment solution for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to the electrolytic solution supply section 50.
  • the ion concentration adjustment unit 70 supplies the adjustment liquid to the electrolyte supply unit 50 when the detection result of the sensor included in the sensor unit 60 satisfies a predetermined condition.
  • the adjustment liquids supplied by the ion concentration adjustment section 70 include a first adjustment liquid for increasing the hydrogen ion concentration (pH) and a second adjustment liquid for decreasing the hydrogen ion concentration (pH).
  • the first adjustment liquid is, for example, an alkaline aqueous solution such as a potassium hydroxide aqueous solution (KOH) having a predetermined concentration or higher (for example, 1 mol/L or higher).
  • the second adjustment liquid is, for example, water (H 2 O).
  • the ion concentration adjustment section 70 includes a first adjustment section 70A that supplies a first adjustment solution to the electrolyte supply section 50 and a second adjustment section 70B that supplies a second adjustment solution to the electrolyte supply section 50.
  • the first adjustment section 70A is configured to be connected to a first portion (for example, the first electrolyte tank 51, the first piping section L1, or the second This is a device that supplies the first adjustment liquid to any one of the piping portions L2.
  • the first adjustment section 70A is arranged upstream of the first electrolyte tank 51 in the flow direction of the electrolyte and is connected to the second piping section L2.
  • the first adjusting section 70A increases the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution by supplying the first adjusting liquid into the second piping section L2.
  • the first adjustment section 70A includes a tank 71 and a valve 72.
  • Tank 71 accommodates the first adjustment liquid.
  • Valve 72 is provided between tank 71 and second piping section L2.
  • the valve 72 has an open state in which the first adjustment liquid contained in the tank 71 is passed toward the second piping portion L2, and an open state in which the first adjustment liquid contained in the tank 71 is allowed to pass toward the second piping portion L2. It is possible to switch between the closed state and the suppressed state.
  • the valve 72 is switched between an open state and a closed state based on a control signal from a control device 90, which will be described later.
  • the first adjustment section 70A supplies the first adjustment liquid into the second piping section L2 when the valve 72 is switched from a closed state to an open state based on a control signal from the control device 90.
  • the first adjustment section 70A injects the first adjustment liquid into the second piping section L2 when the detection result of the first ion concentration sensor 61 is less than a predetermined threshold Th11 (see FIG. 5).
  • the threshold value Th11 is a threshold value corresponding to the lower limit of the allowable range of the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.
  • the detection result of the first ion concentration sensor 61 being less than the threshold Th11 is an example of "the detection result of the sensor satisfying the first predetermined condition".
  • the first adjustment section 70A controls the inside of the second piping section L2 when the detection result of the first liquid level sensor 62 is equal to or higher than a predetermined threshold Th21 (see FIG. 7).
  • the threshold value Th21 is a threshold value corresponding to the upper limit of the allowable range of the amount of increase in the first electrolyte solution (that is, the amount of dilution of the electrolyte solution).
  • the threshold Th21 is a threshold corresponding to the lower limit of the allowable range of the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.
  • the detection result of the first liquid level sensor 62 being equal to or greater than the threshold Th21 is another example of "the detection result of the sensor satisfying the first predetermined condition".
  • the second adjusting section 70B is configured to control a second portion of the electrolytic solution supply section 50 in which the second electrolytic solution is accommodated or through which the second electrolytic solution flows (for example, the second electrolytic solution tank 56, the third piping section L3, or the fourth This is a device that supplies the second adjustment liquid to any one of the piping portions L4.
  • the second adjustment section 70B is disposed upstream of the second electrolyte tank 56 in the flow direction of the electrolytic solution, and is connected to the fourth piping section L4.
  • the second adjusting section 70B lowers the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte by supplying the second adjusting liquid into the fourth piping section L4.
  • the second adjustment section 70B includes a tank 73 and a valve 74.
  • Tank 73 accommodates the second adjustment liquid.
  • Valve 74 is provided between tank 73 and fourth piping section L4.
  • the valve 74 has an open state in which the second adjustment liquid contained in the tank 73 is passed toward the fourth piping portion L4, and an open state in which the second adjustment liquid contained in the tank 73 is allowed to pass toward the second piping portion L2. It is possible to switch between the closed state and the suppressed state.
  • the valve 74 is switched between an open state and a closed state based on a control signal from a control device 90, which will be described later.
  • the second adjustment section 70B supplies the second adjustment liquid into the fourth piping section L4 when the valve 74 is switched from a closed state to an open state based on a control signal from the control device 90.
  • the second adjustment section 70B injects the second adjustment liquid into the fourth piping section L4 when the detection result of the second ion concentration sensor 63 is equal to or higher than a predetermined threshold Th12 (see FIG. 5).
  • the threshold value Th12 is a threshold value corresponding to the upper limit of the allowable range of the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.
  • the detection result of the second ion concentration sensor 63 being equal to or greater than the threshold Th12 is an example of "the detection result of the sensor satisfying the second predetermined condition".
  • the second adjustment section 70B adjusts the inside of the fourth piping section L4 when the detection result of the second liquid level sensor 64 is less than a predetermined threshold Th22 (see FIG. 7).
  • 2 adjustment liquid may be supplied.
  • the threshold value Th22 is a threshold value corresponding to the upper limit of the allowable range of the amount of decrease in the second electrolytic solution (that is, the amount of concentration of the electrolytic solution).
  • the threshold Th22 is a threshold corresponding to the upper limit of the allowable range of the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.
  • the fact that the detection result of the second liquid level sensor 64 is less than the threshold Th22 is another example of "the detection result of the sensor satisfies the second predetermined condition".
  • the liquid amount adjusting section 80 is an adjusting section for reducing the amount of the first electrolytic solution that increases as the electrolysis progresses.
  • the liquid amount adjustment section 80 includes, for example, a connection pipe 81 and a discharge pipe 85. Note that at least one of the connection pipe 81 and the discharge pipe 85 may be omitted.
  • connection pipe 81 is a bypass pipe for moving a part of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 to the second electrolyte tank 56.
  • the connection pipe 81 connects the bottom of the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56, for example.
  • the connection pipe 81 is an example of a "connection section.”
  • the installation height of the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56 is the same, a part of the first electrolyte is The liquid electrolyte is moved from the first electrolyte tank 51 to the second electrolyte tank 56 through the connecting pipe 81 due to the water head pressure based on the difference between the liquid level and the liquid level of the second electrolyte.
  • the water pump 83 and the like which will be described later, may be omitted.
  • connection pipe 81 is provided with a water supply valve 82 and/or a water supply pump 83 for adjusting the amount of movement of the first electrolyte flowing from the first electrolyte tank 51 to the second electrolyte tank 56.
  • the connection pipe 81 may be provided with a gas-liquid separator 84 for separating air remaining in the first electrolyte flowing from the first electrolyte tank 51 to the second electrolyte tank 56.
  • the discharge pipe 85 is a pipe for discharging a portion of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 to the outside.
  • the discharge pipe 85 connects the bottom of the first electrolyte tank 51 and an external electrolyte recovery section 86, for example.
  • the discharge pipe 85 is an example of a "discharge section". Note that the discharge pipe 85 may be provided with a discharge valve 87 for adjusting the discharge amount of the first electrolyte flowing from the first electrolyte tank 51 toward the electrolyte recovery section 86 .
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the control device 90. As shown in FIG. The detection results of each sensor 61 , 62 , 63 , 64 included in the sensor section 60 are transmitted to the control device 90 . The control device 90 controls the ion concentration adjustment section 70 based on the detection results of the sensor section 60 (for example, the detection results of one or more of the sensors 61, 62, 63, and 64), thereby controlling the electrolyte supply section 50. Controls the operation of supplying the adjustment liquid.
  • the control device 90 when the detection result of the first ion concentration sensor 61 is less than the threshold Th11, the control device 90 transmits a control signal to the valve 72 of the first adjustment section 70A, and opens the valve 72 from the closed state. Switch to state. Thereby, the first adjustment liquid is supplied to the inside of the second piping section L2 by the first adjustment section 70A.
  • the control device 90 transmits a control signal to the valve 72 of the first adjustment section 70A, and controls the valve 72 when the detection result of the first liquid level sensor 62 is equal to or higher than the threshold Th21. You may switch from a closed state to an open state.
  • the control device 90 transmits a control signal to the valve 74 of the second adjustment section 70B to open the valve 74 from the closed state when the detection result of the second ion concentration sensor 63 is equal to or higher than the threshold Th12. Switch to state. Thereby, the second adjustment liquid is supplied into the fourth piping section L4 by the second adjustment section 70B. Note that instead of/in addition to the above, when the detection result of the second liquid level sensor 64 is less than the threshold Th22, the control device 90 transmits a control signal to the valve 74 of the second adjustment section 70B, and controls the valve 74. You may switch from a closed state to an open state.
  • control device 90 controls the water supply valve 82 of the liquid volume adjustment unit 80 and the liquid volume adjustment unit 80 when the detection result of the first liquid level sensor 62 is equal to or higher than the threshold Th21 (or another threshold).
  • a control signal may be sent to one or more of the water pump 83 and the discharge valve 87 of the liquid amount adjustment section 80 to adjust the amount of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51.
  • the control device 90 controls the ion concentration adjustment section 70 to control the electrolysis device. Adjust the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte while continuing the operation in step 1. Further, when the detection result of the sensor section 60 satisfies a predetermined condition during operation of the electrolytic device 1, the control device 90 controls the liquid amount adjustment section 80 to increase the electrolytic solution while continuing the operation of the electrolytic device 1. Adjust the liquid level.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of control for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution is adjusted based on the detection results of the first ion concentration sensor 61 and the second ion concentration sensor 63.
  • the control device 90 controls the concentration of the first electrolyte at a predetermined period based on the detection results of the first ion concentration sensor 61 and the second ion concentration sensor 63.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution are acquired (S101).
  • the control device 90 determines whether the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte is equal to or higher than the upper limit of the allowable range (second threshold Th12) (S102). If the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution is less than the upper limit of the allowable range (S102: NO), the control device 90 skips the process of S103. On the other hand, if the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution is greater than or equal to the upper limit of the allowable range (S102: YES), the control device 90 transmits a control signal to the second adjustment section 70B and performs the second adjustment. The second adjustment liquid is supplied by the section 70B (S103).
  • the control device 90 determines whether the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution is less than the lower limit of the allowable range (first threshold Th11) (S104). If the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte is equal to or higher than the lower limit of the allowable range (S104: NO), the control device 90 skips the process of S105. On the other hand, if the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution is less than the lower limit of the allowable range (S104: YES), the control device 90 transmits a control signal to the first adjustment section 70A, and performs the first adjustment. The first adjustment liquid is supplied by the unit 70A (S105).
  • process related to the second electrolytic solution may be performed first, or may be performed simultaneously.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of adjusting the hydrogen ion concentration (pH).
  • the control device 90 monitors the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution during operation of the electrolytic device 1, and determines that the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution is the upper limit of the allowable range ( Each time the threshold value TH12) is exceeded, the second adjusting portion 70B supplies the second adjusting liquid to the cathode chamber Sb. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte inside the cathode chamber Sb is maintained within an allowable range.
  • control device 90 monitors the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution during operation of the electrolytic device 1, and controls the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution to the lower limit of the allowable range (threshold Th11 ), the first adjustment part 70A supplies the first adjustment liquid to the anode chamber Sa. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte inside the anode chamber Sa is maintained within an allowable range.
  • the power supply unit 40 started applying a voltage to the electrolytic cell 11, and the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution inside the cathode chamber Sb gradually increased with the passage of time. Then, since the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte exceeded the threshold Th12, the second adjustment unit 70B supplied the second adjustment solution to the cathode chamber Sb. ) decreased (A in Figure 5). After that, further time elapsed, and the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte inside the cathode chamber Sb exceeded the threshold value Th12 again (B in FIG.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution decreased again (C in FIG. 5).
  • the above operation was repeated.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution after the second adjustment solution is supplied at the nth time is the reference value (Rf)
  • the threshold value Th12 is exceeded at the n+1st time
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution in B) in FIG. 5 was plus 0.14 with respect to the reference value.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution after the second adjustment solution was supplied for the n+1 time (C in FIG. 5) was plus 0.02 with respect to the reference value.
  • the power supply unit 40 started applying voltage to the electrolytic cell 11, and the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte inside the anode chamber Sa gradually decreased as time passed. Then, since the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution was lower than the threshold Th11, the first adjustment section 70A supplied the first adjustment solution to the anode chamber Sa, and the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution was ) increased (D in Figure 5). After that, further time elapsed, and the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte inside the anode chamber Sa fell below the threshold value Th11 again (E in FIG.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolytic solution increased again (F in FIG. 5). After that, the above operation was repeated.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution after the first adjustment solution is supplied at the nth time is the reference value (Rf)
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution in E) in FIG. 5 was minus 0.14 with respect to the reference value.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolytic solution after the first adjustment solution was supplied for the n+1 time (F in FIG. 5) was minus 0.03 with respect to the reference value.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the hydrogen ion concentration (pH) is adjusted based on the level of the electrolytic solution.
  • the control device 90 monitors the liquid level of the second electrolytic solution inside the cathode chamber Sb during operation of the electrolytic device 1, and the liquid level of the second electrolytic solution is determined to be the lower limit of the allowable range (threshold value).
  • Th22 the allowable range
  • the second adjusting portion 70B supplies the second adjusting liquid to the cathode chamber Sb.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and liquid level of the second electrolytic solution inside the cathode chamber Sb are maintained within an allowable range.
  • control device 90 monitors the liquid level of the first electrolytic solution inside the anode chamber Sa during operation of the electrolyzer 1, and whenever the liquid level of the first electrolytic solution exceeds the upper limit of the allowable range (threshold Th21). Then, the first adjusting section 70A supplies the first adjusting liquid to the anode chamber Sa, and the liquid amount adjusting section 80 reduces the amount of the first electrolyte. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) and liquid level of the first electrolytic solution inside the anode chamber Sa are maintained within an allowable range.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte changes due to concentration or dilution of the electrolyte.
  • the electrical conductivity of the electrolytic solution changes, which may lead to a decrease in the performance of the electrolytic device.
  • the electrolytic device 1 includes an ion concentration adjustment section 70 that supplies an adjustment solution for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to the electrolyte supply section 50.
  • an ion concentration adjustment section 70 that supplies an adjustment solution for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to the electrolyte supply section 50.
  • FIG. 8 is a diagram showing an electrolysis device 1A of a first modification of the first embodiment.
  • the electrolyte supply unit 50 includes a first stirrer 101, a second stirrer 102, a first mixer 103, and a second mixer 104. Note that one or more of the first stirrer 101, the second stirrer 102, the first mixer 103, and the second mixer 104 may be omitted.
  • the first stirrer 101 is a device that stirs the first electrolyte inside the first electrolyte tank 51.
  • the first stirrer 101 includes a rotating member 101a that is rotatable inside the first electrolyte tank 51. By rotating the rotating member 101a inside the first electrolyte tank 51, the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 and the first adjustment liquid supplied by the first adjustment section 70A are mixed. Mixing is facilitated.
  • the second stirrer 102 is a device that stirs the second electrolyte inside the second electrolyte tank 56.
  • the second stirrer 102 includes a rotating member 102a that is rotatable inside the second electrolyte tank 56. By rotating the rotating member 102a inside the second electrolyte tank 56, the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56 and the second adjustment liquid supplied by the second adjustment section 70B are mixed. Mixing is facilitated.
  • the first mixer 103 is provided downstream of the first adjustment section 70A in the second piping section L2, and combines the first electrolyte flowing through the second piping section L2 and the first adjustment liquid supplied by the first adjustment section 70A.
  • This is a device that promotes mixing with
  • the first mixer 103 includes a spiral portion 103a provided in the second piping portion L2.
  • the spiral portion 103a has a spiral groove or protrusion, and promotes mixing of the first electrolyte and the first adjustment liquid by rotating the flow of the first electrolyte.
  • the second mixer 104 is provided downstream of the second adjustment section 70B in the fourth piping section L4, and combines the second electrolyte flowing through the fourth piping section L4 with the second adjustment liquid supplied by the second adjustment section 70B.
  • This is a device that promotes mixing with
  • the second mixer 104 includes a spiral portion 104a provided in the fourth piping portion L4.
  • the spiral portion 104a has a spiral groove or protrusion, and promotes mixing of the second electrolyte and the second adjustment liquid by rotating the flow of the second electrolyte.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution tends to become uniform. If the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution tends to be uniform, the performance of the electrolytic device 1 can be further improved.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that a joint tank 110 is provided. Note that the configuration other than those described below is the same as the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing an electrolyzer 1B of the second embodiment.
  • the electrolyzer 1B includes a joint tank 110 instead of the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56.
  • the joint tank 110 is one tank into which both the first electrolyte and the second electrolyte flow.
  • the joint tank 110 includes, for example, a first accommodating part 111, a second accommodating part 112, and a diaphragm 113.
  • the first accommodating portion 111 is a region (space) that accommodates the first electrolyte inside the joint tank 110.
  • the first storage section 111 is connected to the second piping section L2 via the first gas-liquid separator 52.
  • the first electrolytic solution flowing through the second piping portion L2 is stored in the first storage portion 111 after oxygen is separated by passing through the first gas-liquid separator 52.
  • the first accommodating portion 111 is connected to the first piping portion L1.
  • the first electrolytic solution accommodated in the first accommodating section 111 is supplied to the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 via the first piping section L1.
  • the second accommodating portion 112 is a region (space) that accommodates the second electrolyte inside the joint tank 110.
  • the second storage section 112 is connected to the fourth piping section L4 via the second gas-liquid separation device 57.
  • the second electrolytic solution flowing through the fourth piping portion L4 is stored in the second storage portion 112 after hydrogen is separated by passing through the second gas-liquid separator 57.
  • the second accommodating portion 112 is connected to the third piping portion L3.
  • the second electrolytic solution accommodated in the second accommodation section 112 is supplied to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11 via the third piping section L3.
  • the diaphragm 113 is disposed between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112 to prevent at least one of ions and water (for example, both) between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112. It is a movable membrane. If the diaphragm 113 is a membrane that prevents mixing of oxygen contained in the first electrolytic solution and hydrogen contained in the second electrolytic solution and allows at least one (for example, both) of ions and water to move, The material is not particularly limited.
  • the diaphragm 113 is, for example, a porous membrane having liquid permeability, ion permeability, alkali resistance, and air impermeability.
  • the diaphragm 113 is, for example, a diaphragm for alkaline water electrolysis.
  • Examples of the material for the diaphragm 113 include fluororesin impregnated with potassium titanate, polyantimonic acid, polysulfone, hydrophilized polyphenylene sulfide, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene.
  • the diaphragm 113 When the diaphragm 113 has liquid permeability, water moves between the first electrolyte and the second electrolyte, and the difference in liquid volume between the first and second electrolytes becomes smaller (for example, if the diaphragm 113 is not homogenized) ). That is, the amount of the first electrolyte decreases, and the amount of the second electrolyte increases.
  • the third embodiment differs from the first embodiment in that a merging tank 121 is provided. Note that the configuration other than those described below is the same as the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an electrolyzer 1C of the third embodiment.
  • the electrolyte supply unit 50 includes a merging tank 121, an oxygen gas-liquid separator 122, and a hydrogen gas-liquid separator 123.
  • the merging tank 121 is a tank that merges and stores at least a portion of the first electrolyte and at least a portion of the second electrolyte.
  • the merging tank 121 is arranged downstream of the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56 in the flow direction of the electrolyte.
  • a first electrolyte from which much oxygen has been separated by the oxygen gas-liquid separator 52 and stored in the first electrolyte tank 51 and a first electrolyte from which much hydrogen has been separated by the hydrogen gas-liquid separator 57.
  • the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56 flows in.
  • the merging tank 121 there is no membrane or the like, and the first electrolyte and the second electrolyte mix freely. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte and the second electrolyte is adjusted. Further, the amounts of the first electrolyte and the second electrolyte are adjusted.
  • the combined tank 121 contains only a portion of the first electrolyte contained in the first electrolyte tank 51 and only a portion of the second electrolyte contained in the second electrolyte tank 56. It may flow in. That is, the electrolytic solution supply section 50 has a piping section that supplies a part of the first electrolytic solution contained in the first electrolytic solution tank 51 to the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11 without going through the merging tank 121. It's okay.
  • the electrolytic solution supply section 50 has a piping section that supplies a part of the second electrolytic solution contained in the second electrolytic solution tank 56 to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11 without going through the merging tank 121. You may.
  • a fifth piping portion L5 is connected to the bottom of the merging tank 121.
  • the fifth piping section L5 branches in the middle, and the first piping section L1 and the third piping section L3 are connected to it.
  • the electrolytic solution contained in the merging tank 121 is supplied to the electrolytic cell 11 through the fifth piping section L5, the first piping section L1, and the third piping section L3.
  • the oxygen gas-liquid separator 122 is a gas-liquid separator provided between the first electrolyte tank 51 and the merging tank 121.
  • the oxygen gas-liquid separator 122 separates oxygen remaining in the first electrolyte.
  • the separated oxygen is sent to the oxygen recovery section 53.
  • the oxygen gas-liquid separation device 122 is an example of a "first gas-liquid separation section.”
  • the hydrogen gas-liquid separator 123 is a gas-liquid separator provided between the second electrolyte tank 56 and the merging tank 121.
  • the hydrogen gas-liquid separator 123 separates hydrogen remaining in the second electrolyte.
  • the separated hydrogen is sent to the hydrogen recovery section 58.
  • the hydrogen gas-liquid separation device 123 is an example of a "second gas-liquid separation section.”
  • the ion concentration sensor 61 is provided in the merging tank 121.
  • the ion concentration sensor 61 detects the ion concentration of the electrolytic solution after the first electrolytic solution and the second electrolytic solution are combined in the merging tank 121.
  • the ion concentration adjustment section 70 is provided in the merging tank 121.
  • the ion concentration adjustment section 70 supplies the adjustment liquid to the confluence tank 121.
  • the ion concentration adjustment section 70 includes a first adjustment section 70A and a second adjustment section 70B.
  • Th11 threshold corresponding to the lower limit of the permissible range of hydrogen ion concentration (pH)
  • the first adjustment liquid is combined by the first adjustment unit 70A. It is supplied inside the tank 121.
  • the second adjustment liquid is supplied to the inside of the confluence tank 121 by the second adjustment section 70B. be done.
  • the hydrogen ion concentrations (pH) of the first electrolytic solution and the second electrolytic solution are homogenized. Further, the amounts of the first electrolyte and the second electrolyte are adjusted. Thereby, the amount of adjustment operations performed by the ion concentration adjustment section 70 can be reduced.
  • the ion concentration adjustment section 70 may be omitted.
  • the fourth embodiment differs from the first embodiment in that a natural circulation type AEM water electrolysis device is configured. Note that the configuration other than those described below is the same as the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an electrolysis device 1D of the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the electrolyzer 1D shown in FIG. 11 taken along line F11-F11.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the electrolyzer 1D shown in FIG. 12 along line F12-F12.
  • the electrolysis device 1D is a natural circulation type AEM water electrolysis device.
  • the electrolytic device 1D includes, for example, an electrolytic cell stack 10, a power supply section 40 (see FIG. 1), an electrolyte supply section 50D, a sensor section 60, a concentration liquid amount adjustment section 70D, and a control device 90 (see FIG. 1). ).
  • the electrolyte supply section 50D includes a tank 210, a purification layer 211, a partition plate 212, and first to fourth piping sections L1 to L4.
  • the tank 210 is, for example, a vertical cylindrical container.
  • the tank 210 is, for example, a pressure-resistant container, and has a pressure resistance of several atmospheres to 800 atmospheres.
  • high-pressure oxygen and hydrogen can be obtained without using, for example, a compressor.
  • high-pressure hydrogen can be directly supplied to the fuel tank of a hydrogen vehicle or the like.
  • the purification layer 211 is provided at a predetermined distance from the lower end of the tank 210 and is configured to purify the circulating electrolyte.
  • the purification layer 211 is made of, for example, a chelate type ion exchange resin with a diameter of about several mm.
  • a support member 211a having a mesh or pores is provided at a predetermined distance from the lower end of the tank 210, and the support member 211a is filled with the chelate type ion exchange resin. .
  • impurities in the electrolytic solution can be removed and water electrolysis efficiency can be improved.
  • the partition plate 212 is suspended from the upper end of the tank 210 and extends in the vertical direction.
  • the partition plate 212 extends between the upper end and the lower end of the tank 210.
  • the partition plate 212 separates the inside of the tank 210 into a semicircular first accommodating section 111 and a semicircular second accommodating section 112 .
  • the first accommodating portion 111 is a space that accommodates the first electrolyte.
  • the second accommodating portion 112 is a space that accommodates the second electrolyte.
  • the inside of the tank 210 is separated into the first storage part 111 and the second storage part 112 by the partition plate 212 that partitions the tank 210, but the partition plate 212 is arranged to be in contact with at least the purification layer 211. is desirable. This is because it is necessary to prevent contact between oxygen generated in the first storage part 111 and hydrogen generated in the second storage part 112. Therefore, more preferably, the partition plate 212 hangs down to the lower part of the purification layer 211.
  • the first piping portion L1 connects the first accommodating portion 111 and the electrolytic cell stack 10 and guides the first electrolyte contained in the first accommodating portion 111 to the electrolytic cell 11 of the electrolytic cell stack 10.
  • the first piping section L1 and the electrolytic cell stack 10 are arranged at a lower position than the liquid level of the first electrolytic solution in the first housing section 111. Thereby, the first electrolytic solution accommodated in the first accommodating section 111 is supplied to the electrolytic cell 11 of the electrolytic cell stack 10 through the first piping section L1 due to the water head pressure of the first electrolytic solution.
  • the first electrolytic solution that has passed through the electrolytic cell stack 10 is returned to the first housing section 111 through the second piping section L2.
  • the downstream end (the outflow end of the first electrolytic solution) of the second piping section L2 is located in the first electrolytic solution in the first housing section 111.
  • the second piping section L2 also has the function of the first gas-liquid separation device 52.
  • the third piping portion L3 connects the second accommodating portion 112 and the electrolytic cell stack 10 and guides the second electrolyte contained in the second accommodating portion 112 to the electrolytic cell stack 10.
  • the third piping portion L3 and the electrolytic cell stack 10 are arranged at a lower position than the liquid level of the second electrolytic solution in the second housing portion 112. Thereby, the second electrolytic solution accommodated in the second accommodating section 112 is supplied to the electrolytic cell stack 10 through the third piping section L3 due to the water head pressure of the second electrolytic solution.
  • the second electrolytic solution that has passed through the electrolytic cell stack 10 is returned to the second storage section 112 through the fourth piping section L4.
  • the downstream end (outflow end of the second electrolytic solution) of the fourth piping section L4 is located in the second electrolytic solution in the second accommodating section 112.
  • the fourth piping portion L4 also has the function of the second gas-liquid separation device 57.
  • the sensor section 60 includes a first ion concentration sensor 61, a first liquid level sensor 62, a second ion concentration sensor 63, and a second liquid level sensor 64, as in the first embodiment.
  • the concentration liquid amount adjustment section 70D includes, for example, a first connection pipe 81A, a second connection pipe 81B, a first pump 83A, and a second pump 83B.
  • the concentration liquid amount adjustment section 70D is an "ion concentration adjustment section" and an example of a "liquid amount adjustment section.”
  • the first connection pipe 81A is a bypass pipe for moving a part of the first electrolyte contained in the first storage part 111 to the second storage part 112.
  • One end of the first connection pipe 81A is connected to the first accommodating portion 111 in the tank 210.
  • the other end of the first connection pipe 81A is connected to the second accommodating portion 112 in the tank 210.
  • the first connection pipe 81A is an example of a "first connection section.”
  • the first pump 83A is provided in the middle of the first connection pipe 81A.
  • a part of the first electrolytic solution accommodated in the first accommodating part 111 moves to the second accommodating part 112 through the first connecting pipe 81A.
  • a portion of the first electrolyte that moves from the first storage section 111 to the second storage section 112 is an example of "adjustment solution for adjusting hydrogen ion concentration (pH)."
  • the driving state of the first pump 83A is controlled based on a control signal from a control device 90, which will be described later. Thereby, as the electrolysis progresses, a part of the diluted first electrolytic solution can be moved to the second storage part 112, thereby making it possible to homogenize the ion concentration.
  • the first pump 83A is omitted and the liquid level of the first electrolytic solution and the second electrolytic solution are Due to the head pressure corresponding to the difference in liquid level height, a part of the first electrolytic solution accommodated in the first accommodating part 111 may move to the second accommodating part 112 through the first connection pipe 81A.
  • the second connection pipe 81B is a bypass pipe for moving a part of the second electrolyte contained in the second storage part 112 to the first storage part 111.
  • One end of the second connection pipe 81B is connected to the second accommodating portion 112 in the tank 210.
  • the other end of the second connection pipe 81B is connected to the first housing part 111 in the tank 210.
  • the second connection pipe 81B is an example of a "second connection section.”
  • the second pump 83B is provided in the middle of the second connection pipe 81B.
  • a part of the second electrolytic solution accommodated in the second accommodation section 112 moves to the first accommodation section 111 through the second connection pipe 81B.
  • a portion of the second electrolyte that moves from the second storage section 112 to the first storage section 111 is an example of "adjustment solution for adjusting hydrogen ion concentration (pH)."
  • the driving state of the second pump 83B is controlled based on a control signal from a control device 90, which will be described later. Thereby, as the electrolysis progresses, a part of the second electrolytic solution that is concentrated can be moved to the first storage part 111, thereby making it possible to homogenize the ion concentration.
  • the concentration liquid amount adjustment section 70D includes a tank 75 and a valve 76.
  • the tank 75 contains an electrolytic solution (pure water or alkaline aqueous solution) for replenishing the electrolytic solution consumed as the electrolysis progresses.
  • the electrolytic solution contained in the tank 75 is an example of a "hydrogen ion concentration (pH) adjustment solution.”
  • the valve 76 is provided in the middle of the piping portion L5 that connects the tank 71 and the tank 210.
  • the valve 76 can be switched between an open state in which the electrolytic solution contained in the tank 75 is passed toward the tank 210 and a closed state in which the electrolytic solution contained in the tank 75 is inhibited from passing toward the tank 210. .
  • the valve 76 is switched between an open state and a closed state based on a control signal from a control device 90, which will be described later.
  • the control device 90 controls the adjustment operation of the hydrogen ion concentration (pH) by the concentration liquid amount adjustment section 70D, for example, based on the detection results of ion concentration sensors 61, 63 or liquid level sensors 62, 64, which will be described later. For example, when the detection result of the first ion concentration sensor 61 is less than the threshold Th11 (when diluted to a predetermined standard or more), the control device 90 drives the second pump 83B to accommodate the ions in the second storage section 112. A part of the second electrolyte solution is moved to the first storage part 111. This increases the hydrogen ion concentration (pH) of the first electrolyte.
  • control device 90 drives the second pump 83B when the detection result of the first liquid level sensor 62 is equal to or higher than the threshold Th21 (when diluted to a predetermined standard or higher), A part of the second electrolyte contained in the second storage part 112 may be moved to the first storage part 111.
  • the control device 90 drives the first pump 83A to supply the first storage portion 111 with A part of the accommodated first electrolyte is moved to the second accommodation section 112. This reduces the hydrogen ion concentration (pH) of the second electrolyte. Note that instead of/in addition to the above, the control device 90 drives the first pump 83A when the detection result of the second liquid level sensor 64 is less than the threshold Th22, A part of the first electrolyte may be moved to the second storage section 112.
  • control device 90 may perform the following control instead of/in addition to the above control example. That is, the control device 90 drives the first pump 83A and the second pump 83B when the difference between the detection result of the first ion concentration sensor 61 and the detection result of the second ion concentration sensor 63 exceeds a threshold, A part of the first electrolytic solution accommodated in the first accommodating part 111 is moved to the second accommodating part 112, and a part of the second electrolytic solution accommodated in the second accommodating part 112 is transferred to the first accommodating part 111. You may move it.
  • control device 90 controls the valve 76 to open when the amount of electrolyte consumption exceeds a preset threshold based on the detection result of the first liquid level sensor 82 or the second level sensor 84.
  • the electrolytic solution contained in tank 75 is passed toward tank 210. This replenishes the consumed electrolyte.
  • FIG. 14 is a sectional view showing an electrolysis device 1D as a modification of the fourth embodiment.
  • part or all of the partition plate 212 is formed by the diaphragm 113.
  • the diaphragm 113 is provided below the partition plate 212, for example.
  • the diaphragm 113 is disposed between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112 to prevent at least one of ions and water (for example, both) between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112. It is a movable membrane. If the diaphragm 113 is a membrane that prevents mixing of oxygen contained in the first electrolytic solution and hydrogen contained in the second electrolytic solution and allows at least one (for example, both) of ions and water to move, The material is not particularly limited.
  • the diaphragm 113 is, for example, a diaphragm for alkaline water electrolysis. A specific example of the diaphragm 113 is as described above in the second embodiment.
  • the diaphragm 113 When the diaphragm 113 has liquid permeability, water moves between the first electrolyte and the second electrolyte, and the difference in liquid volume between the first and second electrolytes becomes smaller (for example, if the diaphragm 113 is not homogenized) ). That is, the amount of the first electrolyte decreases, and the amount of the second electrolyte increases.
  • the first connection pipe 81A, the second connection pipe 81B, the first pump 83A, the second pump 83B, etc. may be omitted.
  • the electrolyzers 1, 1A, 1B, 1C, and 1D include an electrolytic cell 11, an electrolyte supply section 50, and an ion concentration adjustment section 70.
  • the electrolytic cell 11 includes an anode chamber Sa, a cathode chamber Sb, and an ion exchange membrane 31 disposed between the anode chamber Sa and the cathode chamber Sb.
  • the electrolyte supply unit 50 has at least one tank (for example, electrolyte tanks 51, 56, a joint tank 110, or a joint tank 121) containing an electrolyte, and there is a gap between the at least one tank and the anode chamber Sa.
  • a part of the electrolyte is circulated as a first electrolyte, and another part of the electrolyte is circulated as a second electrolyte between the at least one tank and the cathode chamber Sb.
  • the ion concentration adjustment section 70 supplies an adjustment solution for adjusting the hydrogen ion concentration (pH) to the electrolyte supply section 50.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution changes as it passes through the electrolytic cell 11
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution can be changed by adding the adjustment solution to the electrolytic solution.
  • the electrolytic devices 1, 1A, 1B, 1C, and 1D according to the second aspect are the electrolytic devices of (1), and are sensors that detect values related to the hydrogen ion concentration (pH) or the amount of electrolytic solution. (for example, a first ion concentration sensor 61, a first liquid level sensor 62, a second ion concentration sensor 63, or a second liquid level sensor 64); When the conditions are met, the adjustment solution is supplied to the electrolyte supply section 50.
  • the timing suitable for a change in the hydrogen ion concentration (pH) or the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte can be adjusted by adjusting the amount appropriate for changes in pH. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution can be maintained within a certain range with higher precision.
  • the electrolyzers 1, 1A, 1B, and 1C according to the third aspect are the electrolyzers of (1) or (2), in which the adjustment liquid is used to increase the hydrogen ion concentration (pH).
  • the ion concentration adjustment unit 70 includes a first adjustment liquid and a second adjustment liquid for lowering the hydrogen ion concentration (pH), and the ion concentration adjustment unit 70 supplies the first adjustment liquid to the electrolyte supply unit 50. and a second adjustment section 70B that supplies the second adjustment solution to the electrolyte supply section 50.
  • changes in the electrolytic solution both in the direction of increasing the hydrogen ion concentration (pH) and in the direction of decreasing the hydrogen ion concentration (pH) are prevented.
  • the hydrogen ion concentration (pH) can be adjusted to suppress the Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution can be maintained within a certain range with higher precision.
  • the electrolytic devices 1, 1A, 1B, and 1C according to the fourth aspect are the electrolytic devices of (3), in which the first adjusting section 70A accommodates the first electrolytic solution in the electrolytic solution supply section 50.
  • the first adjustment liquid is supplied to the first part (for example, the first electrolyte tank 51, the first piping part L1, or the second piping part L2) through which the first electrolyte flows, and the second adjustment part 70B
  • the second adjustment solution is supplied to a second portion (for example, the second electrolyte tank 56, the third piping section L3, or the fourth piping section L4) that accommodates the second electrolytic solution or through which the second electrolytic solution flows. supply.
  • the first adjustment solution can be used to adjust the first electrolytic solution where the hydrogen ion concentration (pH) is low, and the second electrolytic solution where the hydrogen ion concentration (pH) is high can be adjusted.
  • the electrolytic solution can be adjusted using a second adjustment liquid.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolytic solution can be maintained within a certain range with higher precision.
  • the electrolyzers 1 and 1A according to the fifth aspect are the electrolyzers according to (4), wherein the sensor is a first electrolyte that detects a value related to the hydrogen ion concentration (pH) or the amount of the first electrolyte.
  • the sensor is a first electrolyte that detects a value related to the hydrogen ion concentration (pH) or the amount of the first electrolyte.
  • one sensor for example, the first ion concentration sensor 61 or the first liquid level sensor 62
  • a second sensor for example, the second ion concentration sensor 63
  • the first adjustment section 70A makes a first adjustment to the first portion of the electrolyte supply section 50 when the detection result of the first sensor satisfies a first predetermined condition.
  • the second adjustment unit 70B supplies the second adjustment liquid to the second portion of the electrolyte supply unit 50 when the detection result of the second sensor satisfies a second predetermined condition.
  • the electrolyzer 1, 1A according to the sixth aspect is an electrolyzer according to any one of (3) to (5), wherein the at least one tank is a first electrolyte containing a first electrolyte.
  • the electrolyte supply section 50 includes a first electrolyte tank (for example, a first electrolyte tank 51) and a second tank (for example, a second electrolyte tank 56) that accommodates a second electrolyte, and the electrolyte supply section 50 has an anode chamber Sa.
  • a first flow path section e.g., second piping section L2 that guides the first electrolyte to the first tank
  • a second flow path section e.g., The first adjustment part 70A supplies the first adjustment liquid to the first flow path part
  • the second adjustment part 70B supplies the second adjustment liquid to the second flow path part.
  • the second electrolytic solution and the second adjustment solution flow into the second tank and are mixed well in the second tank before being supplied to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte can be maintained within a certain range with higher accuracy than when an adjustment solution is added to the electrolyte in the first piping section L1 or the third piping section L3. be able to.
  • the electrolytic device 1, 1A according to the seventh aspect is an electrolytic device according to any one of (1) to (6), and includes a liquid amount adjusting section 80 that adjusts the amount of the electrolytic solution.
  • the at least one tank includes a first tank (e.g., first electrolyte tank 51) containing a first electrolyte, and a second tank (e.g., second electrolyte tank 56) containing a second electrolyte.
  • the liquid amount adjustment unit 80 has a connection part (for example, connection piping 81) that moves a part of the first electrolyte contained in the first tank to the second tank, or a connection part (for example, a connection pipe 81) that is contained in the first tank It has a discharge part (for example, discharge piping 85) that discharges a part of the second electrolyte to the outside. According to such a configuration, it is possible to appropriately reduce the amount of the first electrolytic solution that increases as the electrolysis progresses.
  • the electrolyzer 1B according to the eighth aspect is an electrolyzer according to any one of (1) to (5), wherein the at least one tank includes a joint tank 110, and the joint tank 110 , a first accommodating part 111 that accommodates a first electrolytic solution, a second accommodating part 112 that accommodates a second electrolytic solution, and a first accommodating part that is arranged between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112.
  • a membrane was provided between the portion 111 and the second storage portion 112 in which at least one of ions and water could move.
  • at least one of the hydrogen ion concentration (pH) and the liquid amount of the electrolytic solution can be adjusted inside the joint tank 110.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and/or the amount of electrolyte can be adjusted more efficiently than when the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56 are separated. .
  • the electrolytic device 1B according to the ninth aspect is the electrolytic device according to (8), in which the adjusting liquid includes a first adjusting liquid for increasing the hydrogen ion concentration (pH) and a hydrogen ion
  • the electrolyte supply section 50 includes a second adjustment solution for lowering the concentration (pH), and the electrolyte supply section 50 includes a first flow path section (for example, a first
  • the ion concentration adjustment section 70 has a second pipe section L2) and a second flow path section (for example, a fourth pipe section L4) that guides the second electrolyte that has passed through the cathode chamber Sb to the second storage section 112.
  • first adjustment part 70A that supplies the first adjustment liquid to the first flow path part
  • second adjustment part 70B that supplies the second adjustment liquid to the second flow path part.
  • the first adjustment liquid is added to the first electrolyte at a position upstream of the joint tank 110
  • the second adjustment liquid is added to the second electrolyte. Therefore, the first electrolytic solution and the first adjustment solution flow into the joint tank 110 and are mixed well within the joint tank 110 before being supplied to the anode chamber Sa of the electrolytic cell 11.
  • the second electrolytic solution and the second adjustment solution flow into the joint tank 110 and are mixed well within the joint tank 110 before being supplied to the cathode chamber Sb of the electrolytic cell 11.
  • the hydrogen ion concentration (pH) of the electrolyte can be maintained within a certain range with higher accuracy than when an adjustment solution is added to the electrolyte in the first piping section L1 or the third piping section L3. be able to.
  • the electrolyzer 1C according to the tenth aspect is the electrolyzer 1C according to any one of (1) to (5), wherein the at least one tank contains at least a portion of the first electrolyte.
  • the ion concentration adjustment unit 70 includes a merging tank 121 that merges and stores at least a portion of the second electrolytic solution, and the ion concentration adjustment unit 70 supplies the adjustment liquid to the merging tank 121 .
  • the hydrogen ion concentration (pH) and liquid amount of the electrolytic solution are adjusted inside the merging tank 121.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and liquid amount of the electrolytic solution can be adjusted more efficiently than when the merging tank 121 is not provided.
  • An electrolytic device 1C according to an eleventh aspect is the electrolytic device 1C according to (10), in which the at least one tank is arranged upstream of the merging tank 121 in the flow direction of the liquid.
  • a first tank e.g., first electrolyte tank 51
  • a second tank e.g., disposed upstream of the merging tank 121 in the flow direction of the electrolyte and that accommodates a second electrolyte.
  • the first electrolyte solution flows from the first tank into the merging tank 121, and the second electrolyte solution flows from the second tank, and the electrolyte supply section 50 further includes a second electrolyte tank 56).
  • a first gas-liquid separator for example, an oxygen gas-liquid separator 122 disposed between the first tank and the merging tank 121; It further includes a two-gas/liquid separation section (for example, a hydrogen gas-liquid separation device 123). According to such a configuration, mixing of oxygen contained in the first electrolytic solution and oxygen contained in the second electrolytic solution inside the merging tank 121 can be more reliably suppressed.
  • the electrolytic device 1D is the electrolytic device 1D of (1) or (2), in which the at least one tank includes one tank 210, and the electrolytic solution supply section 50D is A partition section (for example, a partition plate 212) that partitions the inside of the tank 210 into a first storage section 111 that accommodates the first electrolyte solution and a second storage section 112 that accommodates the second electrolyte solution; It has a first connection part (for example, first connection pipe 81A) that leads a part of the first electrolyte contained in the first storage part 111 to the second storage part 112 as the adjustment liquid. According to such a configuration, it is possible to reduce the concentration of the concentrated second electrolyte using a portion of the diluted first electrolyte.
  • An electrolytic device 1D is the electrolytic device 1D of (12), which includes a purification layer 211 provided in a tank 210 and purifies the electrolytic solution supplied to the electrolytic cell 11.
  • This is a natural circulation type device that naturally circulates the electrolytic solution between the electrolytic cell 11 and the tank 210. According to such a configuration, the electrolytic solution purified by the purifying layer 211 can be supplied to the electrolytic cell 11, and the power necessary for circulating the electrolytic solution can be suppressed.
  • the electrolytic device 1D according to the fourteenth aspect is the electrolytic device 1D of (12), in which the electrolytic solution supply section 50D is connected to the tank 210 and the second electrolytic solution accommodated in the second storage section 112. It has a second connection part (for example, second connection pipe 81B) that leads a part of the liquid to the first storage part 111 as the adjustment liquid. According to such a configuration, it is possible to increase the concentration of the diluted first electrolyte using a part of the concentrated second electrolyte.
  • An electrolytic device 1B includes an electrolytic cell 11 and an electrolyte supply section 50.
  • the electrolytic cell 11 includes an anode chamber Sa, a cathode chamber Sb, and an ion exchange membrane 31 disposed between the anode chamber Sa and the cathode chamber Sb.
  • the electrolyte supply unit 50 has a joint tank 110 that stores an electrolyte, and circulates a part of the electrolyte as a first electrolyte between the joint tank 110 and the anode chamber Sa, and also circulates a part of the electrolyte between the joint tank 110 and the anode chamber Sa. Another part of the electrolyte is circulated as a second electrolyte between the chamber Sb and the chamber Sb.
  • the joint tank 110 is arranged between a first accommodating part 111 that accommodates the first electrolytic solution, a second accommodating part 112 that accommodates the second electrolytic solution, and between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112. It has a membrane (for example, a diaphragm 113) that allows at least one of ions and water to move between the first accommodating part 111 and the second accommodating part 112.
  • a membrane for example, a diaphragm 113
  • the hydrogen ion concentration (pH) and the liquid amount of the electrolytic solution can be adjusted inside the joint tank 110.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and/or the amount of the electrolyte can be adjusted more efficiently than when the first electrolyte tank 51 and the second electrolyte tank 56 are separated. .
  • An electrolytic device 1C includes an electrolytic cell 11 and an electrolyte supply section 50.
  • the electrolytic cell 11 includes an anode chamber Sa, a cathode chamber Sb, and an ion exchange membrane 31 disposed between the anode chamber Sa and the cathode chamber Sb.
  • the electrolytic solution supply section 50 has at least one tank containing an electrolytic solution, circulates a part of the electrolytic solution as a first electrolytic solution between the at least one tank and the anode chamber Sa, and circulates a part of the electrolytic solution as a first electrolytic solution. Another part of the electrolyte is circulated between one tank and the cathode chamber Sb as a second electrolyte.
  • the at least one tank includes a merging tank 121 that combines and accommodates the first electrolyte and the second electrolyte.
  • the electrolyte supply unit 50 supplies a part of the electrolyte contained in the merging tank 121 as a first electrolyte to the anode chamber Sa, and supplies another part of the electrolyte contained in the merging tank 121 as a second electrolyte. It is supplied to the cathode chamber Sb as an electrolyte.
  • the hydrogen ion concentration (pH) and liquid amount of the electrolytic solution are adjusted inside the merging tank 121. Thereby, the hydrogen ion concentration (pH) and liquid amount of the electrolytic solution can be adjusted more efficiently than when the merging tank 121 is not provided.
  • the present disclosure relates to an electrolytic device that generates hydrogen by electrolyzing water or alkaline aqueous solution contained in an electrolytic solution, for example. According to the present disclosure, deterioration in performance of the electrolytic device can be suppressed.
  • Electrolytic device 11 Electrolytic cell Sa... Anode chamber Sb... Cathode chamber 31... Ion exchange membrane 50... Electrolyte supply section 51... First electrolyte tank L1... First piping section L2...

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Abstract

本開示の電解装置は、電解セルと、電解液供給部と、イオン濃度調整部とを備える。電解セルは、陽極室と、陰極室と、陽極室と陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有する。電解液供給部は、電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、当該少なくとも１つのタンクと陽極室との間で電解液の一部を第１電解液として循環させ、当該少なくとも１つのタンクと陰極室との間で電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。イオン濃度調整部は、電解液供給部に水素イオン濃度調整用の調整液を供給する。

Description

電解装置
　本開示は、電解装置に関する。
　本願は、２０２２年７月２７日に出願された特願２０２２－１１９２７１号に対して優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、二酸化炭素を含む第１物質を還元して炭素化合物を含む第１生成物を生成するカソードと、水または水酸化物イオンを含む第２物質を酸化して酸素を含む第２生成物を生成するアノードとを有した電解セルと、アノード流路とカソード流路の少なくとも一方から排出される液体中のイオン濃度を検出するセンサと、アノード流路とカソード流路の少なくとも一方にガス状物質を供給可能であるリフレッシュ剤供給部と、上記センサにより取得されるデータに基づき、電解セルに対する二酸化炭素および電解液の供給を停止し、リフレッシュ剤供給部によりアノード流路とカソード流路の少なくとも一方にガス状物質を供給する動作を制御する制御部と、を備えた二酸化炭素電解装置が開示されている。
特開２０２０－０４５５１５号公報
　ところで、例えばＡＥＭ（Anion Exchange Membrane）式のような種類の電解装置では、電解が進むに従い陽極室と陰極室との間でイオンが移動し、陽極室および陰極室における水素イオン濃度（pH）が変化する。水素イオン濃度（pH）が変化すると、電解液の電気伝導率が変化し、電解装置の性能低下を招く場合がある。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、性能低下の抑制を図ることができる電解装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る電解装置は、電解セルと、電解液供給部と、イオン濃度調整部とを備える。前記電解セルは、陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有する。前記電解液供給部は、電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、前記少なくとも１つのタンクと前記陽極室との間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させ、前記少なくとも１つのタンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。前記イオン濃度調整部は、前記電解液供給部に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給する。
　上記課題を解決するために、本開示の別の観点に係る電解装置は、電解セルと、電解液供給部とを備える。前記電解セルは、陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有する。前記電解液供給部は、電解液を収容する合同タンクを有し、前記合同タンクと前記陽極室との間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させるとともに、前記合同タンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。前記合同タンクは、前記第１電解液を収容する第１収容部と、前記第２電解液を収容する第２収容部と、前記第１収容部と前記第２収容部との間に配置されて前記第１収容部と前記第２収容部との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動可能な膜とを有する。
　上記課題を解決するために、本開示の別の観点に係る電解装置は、電解セルと、電解液供給部とを備える。前記電解セルは、陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有する。前記電解液供給部は、電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、前記少なくとも１つのタンクと前記陽極室との間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させるとともに、前記少なくとも１つのタンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。前記少なくとも１つのタンクは、前記第１電解液の少なくとも一部と前記第２電解液の少なくとも一部とを合流させて収容する合流タンクを含む。前記電解液供給部は、前記合流タンクに収容される前記電解液の一部を前記第１電解液として前記陽極室に供給し、前記合流タンクに収容される前記電解液の別の一部を前記第２電解液として前記陰極室に供給する。
　本開示の電解装置によれば、性能低下の抑制を図ることができる。
本開示の第１実施形態の電解装置を示す図である。 本開示の第１実施形態の電解セルを示す断面図である。 本開示の第１実施形態の制御装置に関する機能構成を示すブロック図である。 本開示の第１実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。 本開示の第１実施形態の調整動作を説明するための図である。 本開示の第１実施形態における調整動作の一例であって、陰極室内部の電解液の水素イオン濃度の変化を示す表である。 本開示の第１実施形態における調整動作の一例であって、陽極室内部の電解液の水素イオン濃度の変化を示す表である。 本開示の第１実施形態の調整動作を説明するための図である。 本開示の第１実施形態の第１変形例の電解装置を示す図である。 本開示の第２実施形態の電解装置を示す図である。 本開示の第３実施形態の電解装置を示す図である。 本開示の第４実施形態の電解装置を示す図である。 図１０に示された電解装置のＦ１１－Ｆ１１線に沿う断面図である。 図１１に示された電解装置のＦ１２－Ｆ１２線に沿う断面図である。 本開示の第４実施形態の変形例の電解装置を示す断面図である。
　以下、本開示の実施形態の電解装置を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そしてその重複する説明は省略する場合がある。
　（第１実施形態）
　＜１．電解装置の構成＞
　図１は、第１実施形態の電解装置１を示す図である。電解装置１は、例えば、電解液に含まれる水またはアルカリ水溶液を電気分解することで水素を生成する装置である。電解装置１は、例えば、アニオン交換膜（ＡＥＭ：Anion Exchange Membrane）式の電解装置である。ただし、電解装置１は、上記例に限定されない。本実施形態の構成は、電解液の水素イオン濃度（pH）が変化する電解装置に広く適用可能である。
　電解装置１は、例えば、電解セルスタック１０と、電源部４０と、電解液供給部５０と、センサ部６０と、イオン濃度調整部７０と、液量調整部８０と、制御装置９０とを備える。
　（電解セルスタック）
　電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１の集合体である。例えば、電解セルスタック１０は、複数の電解セル１１が一方向に並べられることで形成される。各電解セル１１は、電解液が供給されて酸素が生成される陽極室Ｓａと、電解液が供給されて水素が生成される陰極室Ｓｂとを含む。
　（電源部）
　電源部４０は、各電解セル１１に電圧を印加する直流電源装置である。電源部４０は、各電解セル１１の陽極と陰極との間に、電解液の電気分解に必要な直流電圧を印加する。
　（電解液供給部）
　電解液供給部５０は、各電解セル１１に電解液を供給する供給部である。電解液は、例えば、純水あるいはアルカリ水溶液である。電解液供給部５０は、電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、当該少なくとも１つのタンクと陽極室Ｓａとの間で電解液を循環させ、当該少なくとも１つのタンクと陰極室Ｓｂとの間で電解液を循環させる。
　（センサ部）
　センサ部６０は、電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出する。センサ部６０の検出結果は、制御装置９０に送信される。
　（イオン濃度調整部）
　イオン濃度調整部７０は、電解液の水素イオン濃度（pH）が所定条件を満たす場合に、電解液の水素イオン濃度（pH）を調整する調整装置である。例えば、イオン濃度調整部７０は、電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲から外れる場合、電解液供給部５０に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給する。
　（液量調整部）
　液量調整部８０は、電解セル１１の陽極室Ｓａを流れる電解液（後述する第１電解液）の液量、および／または電解セル１１の陰極室Ｓｂを流れる電解液（後述する第２電解液）の液量を調整する調整装置である。例えば、液量調整部８０は、第１電解液が許容範囲を超えて増加しないように第１電解液の液量を調整する。
　（制御装置）
　制御装置９０は、電解装置１の全体を統括的に制御する。制御装置９０は、例えば、後述するイオン濃度センサ６１，６３および液位センサ６２，６４の検出結果に基づき、イオン濃度調整部７０による水素イオン濃度（pH）の調整動作を制御する。また、制御装置９０は、後述する液位センサ６２の検出結果に基づき、液量調整部８０による液量の調整動作を制御する。
　以下、このような構成の電解装置１について詳しく説明する。ただし以下に説明する内容はあくまで一例であり、本実施形態の範囲を限定するものではない。
　＜２．電解セル＞
　まず、電解セル１１について説明する。
　図２は、電解セル１１を模式的に示す断面図である。電解セル１１は、例えば、第１セパレータ２１、第２セパレータ２２、膜電極接合体２３、および封止部２４を含む。
　（第１セパレータ）
　第１セパレータ２１は、電解セル１１の内部空間Ｓの一方の面を規定する部材である。内部空間Ｓは、後述する陽極室Ｓａおよび陰極室Ｓｂを含む空間である。第１セパレータ２１は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第１セパレータ２１は、例えば、不図示の集電体を介して電源部４０からプラス電圧が印加される。
　第１セパレータ２１は、第１端部２１ｅ１（例えば下端部）と、第１端部２１ｅ１とは反対側に位置した第２端部２１ｅ２（例えば上端部）とを有する。第１セパレータ２１の第１端部２１ｅ１には、後述する電解液供給部５０の配管部Ｌ１が接続される。第１セパレータ２１の第２端部２１ｅ２には、後述する電解液供給部５０の配管部Ｌ２が接続される。第１セパレータ２１は、後述する陽極室Ｓａに面する第１内面２１ａを有する。第１内面２１ａには、配管部Ｌ１から供給される電解液が流れる第１流路ＦＰ１が形成されている。第１流路ＦＰ１は、例えば、第１内面２１ａに設けられた溝である。第１流路ＦＰ１を流れた電解液は、配管部Ｌ２を通じて電解セル１１の外部に排出される。なお、図２に示される各構造（例えば流路構造など）は、あくまで例示であり、本実施形態の内容を限定するものではない。例えば、流路構造は、装置の大きさや目的、使用環境に応じて種々の構造が利用可能である。これは、他の図で示される各構造についても同様である。
　（第２セパレータ）
　第２セパレータ２２は、第１セパレータ２１の少なくとも一部との間に内部空間Ｓを空けて配置され、内部空間Ｓの他方の面を規定する部材である。第２セパレータ２２は、例えば、矩形の板状であり、金属部材で形成される。第２セパレータ２２は、不図示の集電体を介して電源部４０からマイナス電圧が印加される。
　第２セパレータ２２は、第１端部２２ｅ１（例えば下端部）と、第１端部２２ｅ１とは反対側に位置した第２端部２２ｅ２（例えば上端部）とを有する。第２セパレータ２２の第１端部２２ｅ１には、後述する電解液供給部５０の配管部Ｌ３が接続される。第２セパレータ２２の第２端部２２ｅ２には、後述する電解液供給部５０の配管部Ｌ４が接続される。第２セパレータ２２は、後述する陰極室Ｓｂに面する第２内面２２ａを有する。第２内面２２ａには、配管部Ｌ３から供給される電解液が流れる第２流路ＦＰ２が形成されている。第２流路ＦＰ２は、例えば、第２内面２２ａに設けられた溝である。第２流路ＦＰ２を流れた電解液は、配管部Ｌ４を通じて電解セル１１の外部に排出される。
　なおここでは説明の便宜上、第１セパレータ２１の第１内面２１ａが流路用の溝（第１流路ＦＰ１）を有し、第２セパレータ２２の第２内面２２ａが流路用の溝（第２流路ＦＰ２）を有する構成について説明している。しかしながら、例えば電解セルスタック１０（図１参照）に含まれる電解セル１１の第１セパレータ２１は、第１内面２１ａに加えて第１内面２１ａとは反対側の面２１ｂにも同様の流路用の溝（第１流路ＦＰ１、図２中に２点鎖線で示す）を有したバイポーラプレートでもよい。同様に、電解セルスタック１０に含まれる電解セル１１の第２セパレータ２２は、第２内面２２ａに加えて第２内面２２ａとは反対側の面２２ｂにも同様の流路用の溝（第２流路ＦＰ２、図２中に２点鎖線で示す）を有したバイポーラプレートでもよい。なお、第１セパレータ２１の両面に設けられる流路用の溝は、互いに形状や配置が異なってもよい。また、第２セパレータ２２の両面に設けられる流路用の溝は、互いに形状や配置が異なってもよい。
　（膜電極接合体）
　膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode. Assembly）２３は、イオン交換膜、触媒、および給電体が組み立てられた構造体である。膜電極接合体２３は、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２との間に配置され、内部空間Ｓに位置する。膜電極接合体２３は、例えば、イオン交換膜３１、陽極触媒層３２、陽極給電体３３、陰極触媒層３４、および陰極給電体３５を含む。
　（イオン交換膜）
　イオン交換膜３１は、イオンを選択透過させる膜である。イオン交換膜３１は、例えば、固体高分子電解質膜である。イオン交換膜３１は、例えば、水酸化物イオン伝導性のあるアニオン交換膜（ＡＥＭ）である。ただし、イオン交換膜３１は、上記例に限定されず、上記例とは異なるタイプのイオン交換膜でもよい。イオン交換膜３１は、例えば、矩形のシート状である。イオン交換膜３１は、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２との間に配置され、上述した内部空間Ｓに位置する。イオン交換膜３１は、第１セパレータ２１の第１内面２１ａと対向する第１面３１ａと、第１面３１ａとは反対側に位置し、第２セパレータ２２の第２内面２２ａと対向する第２面３１ｂとを有する。内部空間Ｓにおいて、イオン交換膜３１の第１面３１ａと第１セパレータ２１の第１内面２１ａとの間には、陽極室Ｓａが規定される。内部空間Ｓにおいて、イオン交換膜３１の第２面３１ｂと第２セパレータ２２の第２内面２２ａとの間には、陰極室Ｓｂが規定される。
　陽極室Ｓａでは、電解セル１１に電圧が印加される場合に、下記の化学反応が起こり、水および酸素が生成される。なお本出願「ＸＸが生成される」とは、ＸＸの生成に伴って他の物質が同時に生成される場合も含み得る。
　２ＯＨ－→１／２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ－　…（化１）
　陰極室Ｓｂでは、電解セル１１に電圧が印加される場合に、下記の化学反応が起こり、水が分解されて水素が生成される。陰極室Ｓｂで生成された水酸化物イオンは、イオン交換膜３１を通過して陰極室Ｓｂから陽極室Ｓａに移動する。
　２Ｈ２Ｏ＋２ｅ－→Ｈ２＋２ＯＨ－　…（化２）
　これにより、電解セル１１全体で見た場合は、下記の化学反応が生じる。
　Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋１／２Ｏ２　…（化３）
　なお上述した化学反応が生じるため、陽極室Ｓａを通過する電解液は、陽極室Ｓａで水が生成されるため、電解液の液量が増加するとともに、水素イオン濃度（pH）が低下する。一方で、陰極室Ｓｂを通過する電解液は、陰極室Ｓｂで水が分解されるため、電解液の液量が減少するとともに、水素イオン濃度（pH）が上昇する。
　（陽極触媒層）
　陽極触媒層３２は、上述した陽極室Ｓａでの化学反応を促進する層である。陽極触媒層３２は、陽極室Ｓａに配置され、イオン交換膜３１と隣り合う。なお、陽極触媒層３２の一部は、イオン交換膜３１の表面部に入り込んでもよい。陽極触媒層３２は、第１セパレータ２１および陽極給電体３３を介して電源部４０からプラス電圧が印加され、電池セル１１の陽極２７の一部として機能する。
　（陽極給電体）
　陽極給電体３３は、第１セパレータ２１に印加された電圧を陽極触媒層３２に伝える電気接続部である。陽極給電体３３は、陽極室Ｓａに配置される。陽極給電体３３は、第１セパレータ２１の第１内面２１ａと陽極触媒層３２との間に位置し、第１セパレータ２１の第１内面２１ａと陽極触媒層３２とにそれぞれ接する。陽極給電体３３は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陽極給電体３３は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、またはファイバーなどにより形成される。本実施形態では、陽極触媒層３２と陽極給電体３３とにより、電池セル１１の陽極２７が形成されている。
　（陰極触媒層）
　陰極触媒層３４は、上述した陰極室Ｓｂでの化学反応を促進する層である。陰極触媒層３４は、陰極室Ｓｂに配置され、イオン交換膜３１と隣り合う。なお、陰極触媒層３４の一部は、イオン交換膜３１の表面部に入り込んでもよい。陰極触媒層３４は、第２セパレータ２２および陰極給電体３５を介して電源部４０からマイナス電圧が印加され、電池セル１１の陰極２８の一部として機能する。
　（陰極給電体）
　陰極給電体３５は、第２セパレータ２２に印加された電圧を陰極触媒層３４に伝える電気接続部である。陰極給電体３５は、陰極室Ｓｂに配置される。陰極給電体３５は、第２セパレータ２２の第２内面２２ａと陰極触媒層３４との間に位置し、第２セパレータ２２の第２内面２２ａと陰極触媒層３４とにそれぞれ接する。陰極給電体３５は、内部を電解液とガスが通過可能な構造を有する。陰極給電体３５は、例えば、金属製のメッシュ構造体、焼結体、ファイバー、またはカーボンペーパーなどにより形成される。本実施形態では、陰極触媒層３４と陰極給電体３５とにより、電池セル１１の陰極２８が形成されている。
　（封止部）
　封止部２４は、第１セパレータ２１と第２セパレータ２２との間に配置される。封止部２４は、イオン交換膜３１の外縁よりも外周側に位置し、電解セル１１の内部空間Ｓを封止する。
　なお、電解セル１１は、上述した構成に限定されない。例えば、電解セルスタック１０において複数の電解セル１１が並べて配置される場合、複数の電解セル１１のなかで隣り合う２つの電解セル１１は、それぞれバイポーラプレートである第１セパレータ２１または第２セパレータ２２を共有してもよい。
　＜３．電解液供給部＞
　次に図１に戻り、電解液供給部５０について説明する。なお本開示では、説明の便宜上、電解セル１１の陽極室Ｓａに供給される電解液を「第１電解液」、電解セル１１の陰極室Ｓｂに供給される電解液を「第２電解液」と称する場合がある。ただしこれら名称は区別のためであり、第１電解液の成分と第２電解液の成分とは互いに同じでもよい。また本開示では、第１電解液と第２電解液とを合わせて「電解液」と称する場合がある。
　図１に示すように、電解液供給部５０は、各電解セル１１の陽極室Ｓａに電解液（第１電解液）を供給する陽極側供給部５０ａと、各電解セル１１の陰極室Ｓｂに電解液（第２電解液）を供給する陰極側供給部５０ｂとを有する。
　（陽極側供給部）
　陽極側供給部５０ａは、例えば、第１電解液タンク５１、第１配管部Ｌ１、第２配管部Ｌ２、酸素気液分離装置５２、酸素回収部５３、および第１ポンプ５４を含む。
　（第１電解液タンク）
　第１電解液タンク５１は、第１電解液を収容する。第１電解液タンク５１には、電解セル１１の陽極室Ｓａで生成された酸素を含む第１電解液が電解セル１１から流入する。第１電解液タンク５１は、「第１タンク」の一例である。
　（第１配管部）
　第１配管部Ｌ１は、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液を電解セル１１の陽極室Ｓａに導く流路部である。第１配管部Ｌ１は、第１電解液タンク５１の供給口と、電解セル１１の第１流路ＦＰ１の入口との間を延びている。
　（第２配管部）
　第２配管部Ｌ２は、電解セル１１の陽極室Ｓａを通過した第１電解液を第１電解液タンク５１に導く流路部である。第２配管部Ｌ２は、電解セル１１の第１流路ＦＰ１の出口と、第１電解液タンク５１の戻り口との間を延びている。第２配管部Ｌ２は、「第１流路部」の一例である。
　（酸素気液分離装置）
　酸素気液分離装置５２は、第１電解液に含まれる酸素を分離する気液分離部である。酸素気液分離装置５２は、第１電解液タンク５１に設けられている。例えば、酸素気液分離装置５２は、第１電解液タンク５１の戻り口と第２配管部Ｌ２との間に設けられている。酸素気液分離装置５２には、第２配管部Ｌ２から第１電解液タンク５１に向かう第１電解液が流入し、当該第１電解液に含まれる酸素が分離される。酸素気液分離装置５２により第１電解液から分離された酸素は、酸素回収部５３によって回収される。
　（第１ポンプ）
　第１ポンプ５４は、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液を電池セル１１の陽極室Ｓａに供給するためのポンプである。第１ポンプ５４は、例えば、第１配管部Ｌ１の途中に設けられている。
　（陰極側供給部）
　陰極側供給部５０ｂは、例えば、第２電解液タンク５６、第３配管部Ｌ３、第４配管部Ｌ４、水素気液分離装置５７、水素回収部５８、および第２ポンプ５９を含む。
　（第２電解液タンク）
　第２電解液タンク５６は、第２電解液を収容する。第２電解液タンク５６には、電解セル１１の陰極室Ｓｂで生成された水素を含む第２電解液が電解セル１１から流入する。第２電解液タンク５６は、「第２タンク」の一例である。
　（第３配管部）
　第３配管部Ｌ３は、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液を電解セル１１の陰極室Ｓｂに導く流路部である。第３配管部Ｌ３は、第２電解液タンク５６の供給口と、電解セル１１の第２流路ＦＰ２の入口との間を延びている。
　（第４配管部）
　第４配管部Ｌ４は、電解セル１１の陰極室Ｓｂを通過した第２電解液を第２電解液タンク５６に導く流路部である。第４配管部Ｌ４は、電解セル１１の第２流路ＦＰ２の出口と、第２電解液タンク５６の戻り口との間を延びている。第４配管部Ｌ４は、「第２流路部」の一例である。
　（水素気液分離装置）
　水素気液分離装置５７は、第２電解液に含まれる水素を分離する気液分離部である。水素気液分離装置５７は、第２電解液タンク５６に設けられている。例えば、水素気液分離装置５７は、第２電解液タンク５６の戻り口と第４配管部Ｌ４との間に設けられている。水素気液分離装置５７には、第４配管部Ｌ４から第２電解液タンク５６に向かう第２電解液が流入し、当該第２電解液に含まれる水素が分離される。水素気液分離装置５７により第２電解液から分離された水素は、水素回収部５８によって回収される。
　（第２ポンプ）
　第２ポンプ５９は、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液を電池セル１１の陰極室Ｓｂに供給するためのポンプである。第２ポンプ５９は、例えば、第３配管部Ｌ３の途中に設けられている。
　＜４．センサ部＞
　次に、センサ部６０について説明する。本実施形態では、センサ部６０は、第１イオン濃度センサ６１、第１液位センサ６２、第２イオン濃度センサ６３、および第２液位センサ６４を含む。なお、これらセンサのうち１つ以上は省略されてもよい。例えば、第１イオン濃度センサ６１と第１液位センサ６２とのうち一方は省略されてもよい。第２イオン濃度センサ６３と第２液位センサ６４とのうち一方は省略されてもよい。第１イオン濃度センサ６１および第１液位センサ６２の各々は、「第１センサ」の一例である。第２イオン濃度センサ６３および第２液位センサ６４の各々は、「第２センサ」の一例である。
　（第１イオン濃度センサ）
　第１イオン濃度センサ６１は、第１電解液タンク５１に設けられ、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の水素イオン濃度（pH）を検出する。第１電解液の水素イオン濃度（pH）の検出値は、「電解液の水素イオン濃度（pH）に関する値」の一例である。なお本開示において、センサにより検出される「電解液の水素イオン濃度（pH）に関する値」は、水素イオン濃度（pH）そのものに限定されず、水素イオン濃度（pH）と特定の関係を有する別の物理量（例えば、導電率または電解液の溶質濃度（例えばＫＯＨの濃度））などでもよい。例えば、センサ部６０に含まれるセンサは、イオン濃度センサに限定されず、ＫＯＨ濃度計センサなどでもよい。これは、第２イオン濃度センサ６３についても同様である。
　（第１液位センサ）
　第１液位センサ６２は、第１電解液タンク５１に設けられ、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の液位を検出する。第１液位センサ６２は、フロートの位置または超音波などに基づいて液面の位置を検出するセンサであるが、これらに限定されない。第１電解液の液位の検出値は、「電解液の液量に関する値」の一例である。なお本開示において、センサにより検出される「電解液の液量に関する値」は、電解液の液位に限定されず、電解液の液量と特定の関係を有する別の物理量（例えば、電解液を収容した容器内の圧力）などでもよい。例えば、センサ部６０に含まれるセンサは、液位センサに限定されず、圧力センサなどでもよい。これは、第２液位センサ６４についても同様である。
　（第２イオン濃度センサ）
　第２イオン濃度センサ６３は、第２電解液タンク５６に設けられ、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液の水素イオン濃度（pH）を検出する。第２電解液の水素イオン濃度（pH）の検出値は、「電解液の水素イオン濃度（pH）に関する値」の一例である。
　（第２液位センサ）
　第２液位センサ６４は、第２電解液タンク５６に設けられ、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液の液位を検出する。第２液位センサ６４は、フロートの位置または超音波などに基づいて液面の位置を検出するセンサであるが、これらに限定されない。第２電解液の液位の検出値は、「電解液の液量に関する値」の一例である。
　＜５．イオン濃度調整部＞
　次に、イオン濃度調整部７０について説明する。イオン濃度調整部７０は、電解液供給部５０に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給する装置である。本実施形態では、イオン濃度調整部７０は、センサ部６０に含まれるセンサの検出結果が所定条件を満たす場合に、電解液供給部５０に調整液を供給する。
　本実施形態では、イオン濃度調整部７０により供給される調整液は、水素イオン濃度（pH）を高くするための第１調整液と、水素イオン濃度（pH）を低くするための第２調整液とを含む。第１調整液は、例えば、所定濃度以上（例えば１ｍｏｌ／Ｌ以上）の水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）のようなアルカリ水溶液である。第２調整液は、例えば、水（Ｈ２Ｏ）である。イオン濃度調整部７０は、電解液供給部５０に第１調整液を供給する第１調整部７０Ａと、電解液供給部５０に第２調整液を供給する第２調整部７０Ｂとを有する。
　（第１調整部）
　第１調整部７０Ａは、電解液供給部５０において第１電解液が収容されるまたは第１電解液が流れる第１部分（例えば、第１電解液タンク５１、第１配管部Ｌ１、または第２配管部Ｌ２のいずれか）に第１調整液を供給する装置である。本実施形態では、第１調整部７０Ａは、電解液の流れ方向において第１電解液タンク５１よりも上流側に配置され、第２配管部Ｌ２に接続されている。第１調整部７０Ａは、第２配管部Ｌ２の内部に第１調整液を供給することで、第１電解液の水素イオン濃度（pH）を上昇させる。
　本実施形態では、第１調整部７０Ａは、タンク７１と、バルブ７２とを有する。タンク７１は、第１調整液を収容する。バルブ７２は、タンク７１と第２配管部Ｌ２との間に設けられている。バルブ７２は、タンク７１に収容された第１調整液を第２配管部Ｌ２に向けて通す開状態と、タンク７１に収容された第１調整液を第２配管部Ｌ２に向けて通すことを抑制する閉状態とで切り替え可能である。バルブ７２は、後述する制御装置９０の制御信号に基づいて開状態と閉状態とが切り替えられる。第１調整部７０Ａは、制御装置９０の制御信号に基づいてバルブ７２が閉状態から開状態に切り替わることで、第２配管部Ｌ２の内部に第１調整液を供給する。
　本実施形態では、第１調整部７０Ａは、第１イオン濃度センサ６１の検出結果が所定の閾値Ｔｈ１１（図５参照）未満となる場合に、第２配管部Ｌ２の内部に第１調整液を供給する。閾値Ｔｈ１１は、電解液の水素イオン濃度（pH）の許容範囲の下限値に相当する閾値である。第１イオン濃度センサ６１の検出結果が閾値Ｔｈ１１未満となることは、「センサの検出結果が第１所定条件を満たす」ことの一例である。
　また上記に代えて／加えて、第１調整部７０Ａは、第１液位センサ６２の検出結果が所定の閾値Ｔｈ２１（図７参照）以上となる場合に、第２配管部Ｌ２の内部に第１調整液を供給してもよい。閾値Ｔｈ２１は、第１電解液の増加量（すなわち電解液の希釈量）の許容範囲の上限値に相当する閾値である。言い換えると、閾値Ｔｈ２１は、電解液の水素イオン濃度（pH）の許容範囲の下限値に相当する閾値である。第１液位センサ６２の検出結果が閾値Ｔｈ２１以上となることは、「センサの検出結果が第１所定条件を満たす」ことの別の一例である。
　（第２調整部）
　第２調整部７０Ｂは、電解液供給部５０において第２電解液が収容されるまたは第２電解液が流れる第２部分（例えば、第２電解液タンク５６、第３配管部Ｌ３、または第４配管部Ｌ４のいずれか）に第２調整液を供給する装置である。本実施形態では、第２調整部７０Ｂは、電解液の流れ方向において第２電解液タンク５６よりも上流側に配置され、第４配管部Ｌ４に接続されている。第２調整部７０Ｂは、第４配管部Ｌ４の内部に第２調整液を供給することで、第２電解液の水素イオン濃度（pH）を低下させる。
　本実施形態では、第２調整部７０Ｂは、タンク７３と、バルブ７４とを有する。タンク７３は、第２調整液を収容する。バルブ７４は、タンク７３と第４配管部Ｌ４との間に設けられている。バルブ７４は、タンク７３に収容された第２調整液を第４配管部Ｌ４に向けて通す開状態と、タンク７３に収容された第２調整液を第２配管部Ｌ２に向けて通すことを抑制する閉状態とで切り替え可能である。バルブ７４は、後述する制御装置９０の制御信号に基づいて開状態と閉状態とが切り替えられる。第２調整部７０Ｂは、制御装置９０の制御信号に基づいてバルブ７４が閉状態から開状態に切り替わることで、第４配管部Ｌ４の内部に第２調整液を供給する。
　本実施形態では、第２調整部７０Ｂは、第２イオン濃度センサ６３の検出結果が所定の閾値Ｔｈ１２（図５参照）以上となる場合に、第４配管部Ｌ４の内部に第２調整液を供給する。閾値Ｔｈ１２は、電解液の水素イオン濃度（pH）の許容範囲の上限値に相当する閾値である。第２イオン濃度センサ６３の検出結果が閾値Ｔｈ１２以上となることは、「センサの検出結果が第２所定条件を満たす」ことの一例である。
　また上記に代えて／加えて、第２調整部７０Ｂは、第２液位センサ６４の検出結果が所定の閾値Ｔｈ２２（図７参照）未満となる場合に、第４配管部Ｌ４の内部に第２調整液を供給してもよい。閾値Ｔｈ２２は、第２電解液の減少量（すなわち電解液の濃縮量）の許容範囲の上限値に相当する閾値である。言い換えると、閾値Ｔｈ２２は、電解液の水素イオン濃度（pH）の許容範囲の上限値に相当する閾値である。第２液位センサ６４の検出結果が閾値Ｔｈ２２未満となることは、「センサの検出結果が第２所定条件を満たす」ことの別の一例である。
　＜６．液量調整部＞
　次に、液量調整部８０について説明する。液量調整部８０は、電解が進むに従い増加する第１電解液の液量を減少させるための調整部である。本実施形態では、液量調整部８０は、例えば、接続配管８１と、排出配管８５とを有する。なお、接続配管８１と排出配管８５とのうち少なくとも一方は、省略されてもよい。
　（接続配管）
　接続配管８１は、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の一部を第２電解液タンク５６に移動させるためのバイパス配管である。接続配管８１は、例えば、第１電解液タンク５１の底部と、第２電解液タンク５６の底部とを接続している。接続配管８１は、「接続部」の一例である。
　例えば、第１電解液タンク５１と第２電解液タンク５６との設置高さが同じである場合、第１電解液の一部は、電解により増加する第１電解液の液面高さと、電解により減少する第２電解液の液面高さとの差に基づく水頭圧により、接続配管８１を通って第１電解液タンク５１から第２電解液タンク５６に移動する。この場合、後述する送水ポンプ８３などは省略されてもよい。
　なお、接続配管８１には、第１電解液タンク５１から第２電解液タンク５６に向けて流れる第１電解液の移動量を調整するための送水バルブ８２および／または送水ポンプ８３が設けられてもよい。また、接続配管８１には、第１電解液タンク５１から第２電解液タンク５６に向けて流れる第１電解液中に残る空気を分離するための気液分離装置８４が設けられてもよい。気液分離装置８４が設けられることで、酸素と水素とが混合される状態をより確実に避けることができる。
　（排出配管）
　排出配管８５は、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の一部を外部に排出するための配管である。排出配管８５は、例えば、第１電解液タンク５１の底部と、外部の電解液回収部８６とを接続している。排出配管８５は、「排出部」の一例である。なお、排出配管８５には、第１電解液タンク５１から電解液回収部８６に向けて流れる第１電解液の排出量を調整するための排出バルブ８７が設けられてもよい。
　＜７．制御装置＞
　次に、制御装置９０について説明する。
　図３は、制御装置９０に関する機能構成を示すブロック図である。センサ部６０に含まれる各センサ６１，６２，６３，６４の検出結果は、制御装置９０に送信される。制御装置９０は、センサ部６０の検出結果（例えばセンサ６１，６２，６３，６４のうち１つ以上の検出結果）に基づき、イオン濃度調整部７０を制御することで、電解液供給部５０に調整液を供給する動作を制御する。
　本実施形態では、制御装置９０は、第１イオン濃度センサ６１の検出結果が閾値Ｔｈ１１未満となる場合に、第１調整部７０Ａのバルブ７２に制御信号を送信し、バルブ７２を閉状態から開状態に切り替える。これにより、第１調整部７０Ａによって第２配管部Ｌ２の内部に第１調整液が供給される。なお上記に代えて／加えて、制御装置９０は、第１液位センサ６２の検出結果が閾値Ｔｈ２１以上となる場合に、第１調整部７０Ａのバルブ７２に制御信号を送信し、バルブ７２を閉状態から開状態に切り替えてもよい。
　本実施形態では、制御装置９０は、第２イオン濃度センサ６３の検出結果が閾値Ｔｈ１２以上となる場合に、第２調整部７０Ｂのバルブ７４に制御信号を送信し、バルブ７４を閉状態から開状態に切り替える。これにより、第２調整部７０Ｂによって第４配管部Ｌ４の内部に第２調整液が供給される。なお上記に代えて／加えて、制御装置９０は、第２液位センサ６４の検出結果が閾値Ｔｈ２２未満となる場合に、第２調整部７０Ｂのバルブ７４に制御信号を送信し、バルブ７４を閉状態から開状態に切り替えてもよい。
　本実施形態では、制御装置９０は、第１液位センサ６２の検出結果が閾値Ｔｈ２１（または別の閾値）以上となる場合に、液量調整部８０の送水バルブ８２、液量調整部８０の送水ポンプ８３、および液量調整部８０の排出バルブ８７のうち１つ以上に制御信号を送信し、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の液量を調整してもよい。
　本実施形態では、制御装置９０は、電解装置１の運転中（水電解の実施中）にセンサ部６０の検出結果が所定条件を満たす場合、イオン濃度調整部７０を制御することで、電解装置１の運転を継続しながら電解液の水素イオン濃度（pH）を調整する。また、制御装置９０は、電解装置１の運転中にセンサ部６０の検出結果が所定条件を満たす場合、液量調整部８０を制御することで、電解装置１の運転を継続しながら電解液の液量を調整する。
　＜８．制御の流れ＞
　次に、電解装置１に関する制御の流れについて説明する。
　図４は、電解液の水素イオン濃度（pH）を調整するための制御の流れを示すフローチャートである。なおここでは、第１イオン濃度センサ６１および第２イオン濃度センサ６３の検出結果に基づいて電解液の水素イオン濃度（pH）が調整される例について説明する。
　まず、制御装置９０は、電解装置１の運転中（水電解の実施中）において所定の周期で、第１イオン濃度センサ６１および第２イオン濃度センサ６３の検出結果に基づき、第１電解液の水素イオン濃度（pH）および第２電解液の水素イオン濃度（pH）を取得する（Ｓ１０１）。
　次に、制御装置９０は、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の上限値（第２閾値Ｔｈ１２）以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。制御装置９０は、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の上限値未満である場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３の処理をスキップする。一方で、制御装置９０は、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の上限値以上である場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、第２調整部７０Ｂに制御信号を送信し、第２調整部７０Ｂにより第２調整液を供給させる（Ｓ１０３）。
　次に、制御装置９０は、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の下限値（第１閾値Ｔｈ１１）未満であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。制御装置９０は、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の下限値以上である場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、Ｓ１０５の処理をスキップする。一方で、制御装置９０は、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の下限値未満である場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、第１調整部７０Ａに制御信号を送信し、第１調整部７０Ａにより第１調整液を供給させる（Ｓ１０５）。
　なお、第２電解液に関する処理（Ｓ１０２およびＳ１０３の処理）と、第１電解液に関する処理（Ｓ１０４およびＳ１０５の処理）は、どちらか先に行われてもよく、同時に行われてもよい。
　図５は、水素イオン濃度（pH）が調整される動作を説明するための図である。本実施形態では、制御装置９０は、電解装置１の運転中に第２電解液の水素イオン濃度（pH）を監視し、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の上限値（閾値ＴＨ１２）を超えるごとに、第２調整部７０Ｂにより陰極室Ｓｂに第２調整液を供給する。これにより、陰極室Ｓｂ内部の第２電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲内に保たれる。同様に、制御装置９０は、電解装置１の運転中に第１電解液の水素イオン濃度（pH）を監視し、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲の下限値（閾値Ｔｈ１１）を下回るごとに、第１調整部７０Ａにより陽極室Ｓａに第１調整液を供給する。これにより、陽極室Ｓａ内部の第１電解液の水素イオン濃度（pH）が許容範囲内に保たれる。
　具体的な動作の一例を、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明する。電源部４０により電解セル１１に電圧の印可を開始し、時間の経過とともに陰極室Ｓｂ内部の第２電解液の水素イオン濃度（pH）が徐々に上昇した。そして、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が閾値Ｔｈ１２を超えたので、第２調整部７０Ｂにより陰極室Ｓｂに第２調整液を供給したところ、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が低下した（図５中のＡ）。その後さらに時間が経過し、陰極室Ｓｂ内部の第２電解液の水素イオン濃度（pH）が再び閾値Ｔｈ１２を超えたので（図５中のＢ）、第２調整部７０Ｂにより陰極室Ｓｂに第２調整液を供給したところ、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が再び低下した（図５中のＣ）。以後は上記の動作を繰り返した。図６Ａに示すように、ｎ回目に第２調整液を供給された後の第２電解液の水素イオン濃度（pH）を基準値（Ｒｆ）とすると、ｎ＋１回目に閾値Ｔｈ１２を超えたとき（第２調整液の供給前、図５中のＢ）の第２電解液の水素イオン濃度（pH）は、基準値に対してプラス０．１４であった。ｎ＋１回目に第２調整液を供給された後（図５中のＣ）の第２電解液の水素イオン濃度（pH）は、基準値に対してプラス０．０２であった。
　同様に、電源部４０により電解セル１１に電圧の印可を開始し、時間の経過とともに陽極室Ｓａ内部の第１電解液の水素イオン濃度（pH）が徐々に低下した。そして、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が閾値Ｔｈ１１を下回ったので、第１調整部７０Ａにより陽極室Ｓａに第１調整液を供給したところ、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が上昇した（図５中のＤ）。その後さらに時間が経過し、陽極室Ｓａ内部の第１電解液の水素イオン濃度（pH）が再び閾値Ｔｈ１１を下回ったので（図５中のＥ）、第１調整部７０Ａにより陽極室Ｓａに第１調整液を供給したところ、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が再び上昇した（図５中のＦ）。以後は上記の動作を繰り返した。図６Ｂに示すように、ｎ回目に第１調整液を供給された後の第１電解液の水素イオン濃度（pH）を基準値（Ｒｆ）とすると、ｎ＋１回目に閾値Ｔｈ１１を下回ったとき（第１調整液の供給前、図５中のＥ）の第１電解液の水素イオン濃度（pH）は基準値に対してマイナス０．１４であった。ｎ＋１回目に第１調整液を供給された後（図５中のＦ）の第１電解液の水素イオン濃度（pH）は基準値に対してマイナス０．０３であった。
　図７は、電解液の液位に基づき水素イオン濃度（pH）が調整される場合における動作を説明するための図である。図７に示す例では、制御装置９０は、電解装置１の運転中に陰極室Ｓｂ内部の第２電解液の液位を監視し、第２電解液の液位が許容範囲の下限値（閾値Ｔｈ２２）を下回るごとに、第２調整部７０Ｂにより陰極室Ｓｂに第２調整液を供給する。これにより、陰極室Ｓｂ内部の第２電解液の水素イオン濃度（pH）および液位が許容範囲内に保たれる。また、制御装置９０は、電解装置１の運転中に陽極室Ｓａ内部の第１電解液の液位を監視し、第１電解液の液位が許容範囲の上限値（閾値Ｔｈ２１）を超えるごとに、第１調整部７０Ａにより陽極室Ｓａに第１調整液を供給するとともに、液量調整部８０により第１電解液の液量を減少させる。これにより、陽極室Ｓａ内部の第１電解液の水素イオン濃度（pH）および液位が許容範囲内に保たれる。
　＜９．利点＞
　例えば、ＡＥＭ式のような電解装置では、電解が進むに従い、電解液の濃縮または希釈により電解液の水素イオン濃度（pH）が変化する。電解液の水素イオン濃度（pH）が変化すると、電解液の電気伝導率が変化し、電解装置の性能低下を招く場合がある。
　そこで本実施形態では、電解装置１は、電解液供給部５０に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給するイオン濃度調整部７０を有する。このような構成によれば、電解液の水素イオン濃度（pH）が変化する場合に、電解液に上記調整液を加えることで、電解液のイオン濃度を一定の範囲内に保つことができる。これにより、電解液の電気伝導率の変化を抑制し、電解装置の性能低下を抑制することができる。
　（変形例）
　次に、第１実施形態の変形例について説明する。本変形例は、後述する第２実施形態および第３実施形態と適宜組み合わされて実現されてもよい。
　図８は、第１実施形態の第１変形例の電解装置１Ａを示す図である。本変形例では、電解液供給部５０は、第１攪拌子１０１、第２攪拌子１０２、第１混合器１０３、および第２混合器１０４を有する。なお、第１攪拌子１０１、第２攪拌子１０２、第１混合器１０３、および第２混合器１０４のうち１つ以上は、省略されてもよい。
　第１攪拌子１０１は、第１電解液タンク５１の内部で第１電解液を攪拌する装置である。第１攪拌子１０１は、第１電解液タンク５１の内部で回転可能な回転部材１０１ａを含む。回転部材１０１ａが第１電解液タンク５１の内部で回転されることで、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液と、第１調整部７０Ａにより供給された第１調整液との混合が促進される。
　第２攪拌子１０２は、第２電解液タンク５６の内部で第２電解液を攪拌する装置である。第２攪拌子１０２は、第２電解液タンク５６の内部で回転可能な回転部材１０２ａを含む。回転部材１０２ａが第２電解液タンク５６の内部で回転されることで、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液と、第２調整部７０Ｂにより供給された第２調整液との混合が促進される。
　第１混合器１０３は、第２配管部Ｌ２において第１調整部７０Ａの下流側に設けられ、第２配管部Ｌ２を流れる第１電解液と第１調整部７０Ａにより供給された第１調整液との混合を促進する装置である。例えば、第１混合器１０３は、第２配管部Ｌ２に設けられた螺旋部１０３ａを含む。螺旋部１０３ａは、螺旋状の溝または突起を有し、第１電解液の流れを回転させることで、第１電解液と第１調整液との混合を促進する。
　第２混合器１０４は、第４配管部Ｌ４において第２調整部７０Ｂの下流側に設けられ、第４配管部Ｌ４を流れる第２電解液と第２調整部７０Ｂにより供給された第２調整液との混合を促進する装置である。例えば、第２混合器１０４は、第４配管部Ｌ４に設けられた螺旋部１０４ａを含む。螺旋部１０４ａは、螺旋状の溝または突起を有し、第２電解液の流れを回転させることで、第２電解液と第２調整液との混合を促進する。
　これらのような構成により、電解液と調整液との混合が促進されると、電解液の水素イオン濃度（pH）が均一になりやすい。電解液の水素イオン濃度（pH）が均一になりやすいと、電解装置１のさらなる性能向上を図ることができる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、合同タンク１１０が設けられた点で、第１実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１実施形態と同じである。
　図９は、第２実施形態の電解装置１Ｂを示す図である。本実施形態では、電解装置１Ｂは、第１電解液タンク５１および第２電解液タンク５６に代えて、合同タンク１１０を有する。合同タンク１１０は、第１電解液および第２電解液の両方が流入する１つのタンクである。
　合同タンク１１０は、例えば、第１収容部１１１と、第２収容部１１２と、隔膜１１３とを有する。
　第１収容部１１１は、合同タンク１１０の内部で第１電解液を収容する領域（空間）である。第１収容部１１１は、第１気液分離装置５２を介して、第２配管部Ｌ２に接続されている。第２配管部Ｌ２を流れる第１電解液は、第１気液分離装置５２を通ることで酸素が分離された後、第１収容部１１１に収容される。また、第１収容部１１１は、第１配管部Ｌ１に接続されている。第１収容部１１１に収容された第１電解液は、第１配管部Ｌ１を介して電解セル１１の陽極室Ｓａに供給される。
　第２収容部１１２は、合同タンク１１０の内部で第２電解液を収容する領域（空間）である。第２収容部１１２は、第２気液分離装置５７を介して、第４配管部Ｌ４に接続されている。第４配管部Ｌ４を流れる第２電解液は、第２気液分離装置５７を通ることで水素が分離された後、第２収容部１１２に収容される。また、第２収容部１１２は、第３配管部Ｌ３に接続されている。第２収容部１１２に収容された第２電解液は、第３配管部Ｌ３を介して電解セル１１の陰極室Ｓｂに供給される。
　隔膜１１３は、第１収容部１１１と第２収容部１１２との間に配置されて第１収容部１１１と第２収容部１１２との間でイオンと水とのうち少なくとも一方（例えば両方）が移動可能な膜である。隔膜１１３は、第１電解液に含まれる酸素と第２電解液に含まれる水素との混合を防止しつつ、イオンと水とのうち少なくとも一方（例えば両方）が移動可能な膜であれば、材質は特に限定されない。隔膜１１３は、例えば、液透過性、イオン透過性、耐アルカリ性、および非通気性を有する多孔質膜である。隔膜１１３は、例えば、アルカリ水電解用の隔膜である。隔膜１１３の材質としては、例えば、チタン酸カリウムが含浸されたフッ素樹脂、ポリアンチモン酸、ポリスルホン、親水化ポリフェニレンスルフィド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
　隔膜１１３がイオン透過性を有する場合、第１電解液と第２電解液との間でイオンが移動し、第１電解液と第２電解液の水素イオン濃度（pH）の差が小さくなる（例えば均質化される）。すなわち、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が低下するとともに、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が上昇する。
　隔膜１１３が液透過性を有する場合、第１電解液と第２電解液との間で水が移動し、第１電解液と第２電解液の液量の差が小さくなる（例えば均質化される）。すなわち、第１電解液の液量が減少するとともに、第２電解液の液量が増加する。
　このような構成によれば、第１実施形態の作用に加えて、次のような作用がある。すなわち、１つの合同タンク１１０において第１電解液と第２電解液との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動することで、第１電解液と第２電解液との間で水素イオン濃度（pH）と液量とのうち少なくとも一方の差が小さくなる。これにより、イオン濃度調整部７０による調整動作の量を減らすことができる。なお、合同タンク１１０を設けることで、第１電解液と第２電解液の水素イオン濃度（pH）が均質化される場合、イオン濃度調整部７０は省略されてもよい。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、合流タンク１２１が設けられた点で、第１実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１実施形態と同じである。
　図１０は、第３実施形態の電解装置１Ｃを示す図である。本実施形態では、電解液供給部５０は、合流タンク１２１、酸素気液分離装置１２２、および水素気液分離装置１２３を有する。
　（合流タンク）
　合流タンク１２１は、第１電解液の少なくとも一部および第２電解液の少なくとも一部を合流させて収容するタンクである。本実施形態では、合流タンク１２１は、電解液の流れ方向において、第１電解液タンク５１および第２電解液タンク５６の下流側に配置されている。合流タンク１２１には、酸素気液分離装置５２により多くの酸素が分離されて第１電解液タンク５１に収容された第１電解液と、水素気液分離装置５７により多くの水素が分離されて第２電解液タンク５６に収容された第２電解液とが流入する。合流タンク１２１は、膜などが存在せず、第１電解液と第２電解液とが自由に交じり合う。これにより、第１電解液および第２電解液の水素イオン濃度（pH）が調整される。また、第１電解液および第２電解液の液量が調整される。
　本実施形態では、合流タンク１２１には、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の全部と、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液の全部とが流入する。これに代えて、合流タンク１２１には、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の一部のみと第２電解液タンク５６に収容された第２電解液の一部のみとが流入してもよい。すなわち、電解液供給部５０は、第１電解液タンク５１に収容された第１電解液の一部を、合流タンク１２１を介さずに電解セル１１の陽極室Ｓａに供給する配管部を有してもよい。同様に、電解液供給部５０は、第２電解液タンク５６に収容された第２電解液の一部を、合流タンク１２１を介さずに電解セル１１の陰極室Ｓｂに供給する配管部を有してもよい。
　合流タンク１２１の底部には、第５配管部Ｌ５が接続されている。第５配管部Ｌ５は、途中で分岐しており、第１配管部Ｌ１および第３配管部Ｌ３が接続されている。合流タンク１２１に収容された電解液は、第５配管部Ｌ５、第１配管部Ｌ１、および第３配管部Ｌ３を通じて電解セル１１に供給される。
　（酸素気液分離装置）
　酸素気液分離装置１２２は、第１電解液タンク５１と合流タンク１２１との間に設けられた気液分離部である。酸素気液分離装置１２２は、第１電解液に残る酸素を分離する。分離された酸素は、酸素回収部５３に送られる。酸素気液分離装置１２２は、「第１気液分離部」の一例である。
　（水素気液分離装置）
　水素気液分離装置１２３は、第２電解液タンク５６と合流タンク１２１との間に設けられた気液分離部である。水素気液分離装置１２３は、第２電解液に残る水素を分離する。分離された水素は、水素回収部５８に送られる。水素気液分離装置１２３は、「第２気液分離部」の一例である。
　（イオン濃度センサ）
　イオン濃度センサ６１は、合流タンク１２１に設けられている。イオン濃度センサ６１は、合流タンク１２１において第１電解液と第２電解液とが合流した後の電解液のイオン濃度を検出する。
　（イオン濃度調整部）
　イオン濃度調整部７０は、合流タンク１２１に設けられている。イオン濃度調整部７０は、合流タンク１２１に調整液を供給する。例えば、イオン濃度調整部７０は、第１実施形態と同様に、第１調整部７０Ａと、第２調整部７０Ｂとを有する。本実施形態では、イオン濃度センサ６１の検出結果が閾値Ｔｈ１１（水素イオン濃度（pH）の許容範囲の下限値に対応する閾値）未満となる場合、第１調整部７０Ａにより第１調整液が合流タンク１２１の内部に供給される。一方で、イオン濃度センサ６１の検出結果が閾値Ｔｈ１２（水素イオン濃度（pH）の許容範囲の上限値）以上となる場合、第２調整部７０Ｂにより第２調整液が合流タンク１２１の内部に供給される。
　このような構成によれば、第１実施形態の作用に加えて、次のような作用がある。すなわち、合流タンク１２１において第１電解液と第２電解液が合流することで、第１電解液および第２電解液の水素イオン濃度（pH）の均質化が進む。また、第１電解液および第２電解液の液量が調整される。これにより、イオン濃度調整部７０による調整動作の量を減らすことができる。なお、合流タンク１２１を設けることで、第１電解液と第２電解液の水素イオン濃度（pH）が均質化される場合、イオン濃度調整部７０は省略されてもよい。
　（第４実施形態）
　次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態は、自然循環型のＡＥＭ水電解装置が構成された点で、第１実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１実施形態と同じである。
　図１１は、第４実施形態の電解装置１Ｄを示す図である。図１２は、図１１に示された電解装置１ＤのＦ１１－Ｆ１１線に沿う断面図である。図１３は、図１２に示された電解装置１ＤのＦ１２－Ｆ１２線に沿う断面図である。
　図１１に示すように、電解装置１Ｄは、自然循環型のＡＥＭ水電解装置である。電解装置１Ｄは、例えば、電解セルスタック１０と、電源部４０（図１参照）と、電解液供給部５０Ｄと、センサ部６０と、濃度液量調整部７０Ｄと、制御装置９０（図１参照）とを備える。
　電解液供給部５０Ｄは、タンク２１０と、浄化層２１１と、仕切板２１２と、第１から第４の配管部Ｌ１～Ｌ４とを有する。
　タンク２１０は、例えば、縦型式の円筒容器である。タンク２１０は、例えば、耐圧容器であり、数気圧～８００気圧の耐圧性を有する。この場合は、例えばコンプレッサなどを用いることなく高圧の酸素および水素を得ることができる。その結果、例えば高圧の水素をそのまま水素自動車などの燃料タンクに供給することができる。
　浄化層２１１は、タンク２１０内の下端部から所定間隔を有して設けられ、循環する電解液を浄化する構成を有する。浄化層２１１は、例えば直径数ｍｍ程度のキレート型イオン交換樹脂から構成されている。キレート型イオン交換樹脂を充填するために、タンク２１０の下端部から所定の距離で網または細孔を有する支持部材２１１ａが設けられており、支持部材２１１ａにキレート型イオン交換樹脂を充填している。この浄化層２１１を電解液が通過することにより電解液中の不純物を除去し、水電解効率の向上を図ることができる。
　仕切板２１２は、タンク２１０の上端部から垂下されて鉛直方向に延びている。例えば、仕切板２１２は、タンク２１０の上端部と下端部とに亘り延びている。仕切板２１２は、タンク２１０内を、半円状の第１収容部１１１と、半円状の第２収容部１１２とに分離する。第１収容部１１１は、第１電解液を収容する空間である。第２収容部１１２は、第２電解液を収容する空間である。
　本実施形態では、タンク２１０を仕切る仕切板２１２によりタンク２１０内を第１収容部１１１と第２収容部１１２とに分離しているが、仕切板２１２は少なくとも浄化層２１１に接するようにすることが望ましい。これは第１収容部１１１で発生する酸素と第２収容部１１２で発生する水素との接触を防止する必要があるからである。よって、より望ましくは、仕切板２１２は、浄化層２１１の下方部まで垂下しているほうがよい。
　第１配管部Ｌ１は、第１収容部１１１と電解セルスタック１０とを接続し、第１収容部１１１に収容された第１電解液を電解セルスタック１０の電解セル１１に導く。本実施形態では、第１配管部Ｌ１および電解セルスタック１０は、第１収容部１１１内の第１電解液の液面高さと比べて低い位置に配置されている。これにより、第１収容部１１１内に収容された第１電解液は、当該第１電解液の水頭圧により、第１配管部Ｌ１を通じて電解セルスタック１０の電解セル１１に供給される。
　電解セルスタック１０を通過した第１電解液は、第２配管部Ｌ２を通じて第１収容部１１１に戻される。本実施形態では、第２配管部Ｌ２の下流端（第１電解液の流出端）は、第１収容部１１１において、第１電解液の液中に位置する。これにより、第２配管部Ｌ２は、第１気液分離装置５２の機能を兼ね備える。
　第３配管部Ｌ３は、第２収容部１１２と電解セルスタック１０とを接続し、第２収容部１１２に収容された第２電解液を電解セルスタック１０に導く。本実施形態では、第３配管部Ｌ３および電解セルスタック１０は、第２収容部１１２内の第２電解液の液面高さと比べて低い位置に配置されている。これにより、第２収容部１１２内に収容された第２電解液は、当該第２電解液の水頭圧により、第３配管部Ｌ３を通じて電解セルスタック１０に供給される。
　電解セルスタック１０を通過した第２電解液は、第４配管部Ｌ４を通じて第２収容部１１２に戻される。本実施形態では、第４配管部Ｌ４の下流端（第２電解液の流出端）は、第２収容部１１２において、第２電解液の液中に位置する。これにより、第４配管部Ｌ４は、第２気液分離装置５７の機能を兼ね備える。
　センサ部６０は、第１実施形態と同様に、第１イオン濃度センサ６１、第１液位センサ６２、第２イオン濃度センサ６３、および第２液位センサ６４を有する。
　（濃度液量調整部）
　次に、濃度液量調整部７０Ｄについて説明する。
　図１３に示すように、濃度液量調整部７０Ｄは、例えば、第１接続配管８１Ａ、第２接続配管８１Ｂ、第１ポンプ８３Ａ、第２ポンプ８３Ｂを有する。濃度液量調整部７０Ｄは、「イオン濃度調整部」であるとともに、「液量調整部」の一例である。
　第１接続配管８１Ａは、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部を第２収容部１１２に移動させるためのバイパス配管である。第１接続配管８１Ａの一端は、タンク２１０において第１収容部１１１に接続されている。第１接続配管８１Ａの他端は、タンク２１０において第２収容部１１２に接続されている。第１接続配管８１Ａは、「第１接続部」の一例である。
　第１ポンプ８３Ａは、第１接続配管８１Ａの途中に設けられている。第１ポンプ８３Ａが駆動されることで、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部が第１接続配管８１Ａを通じて第２収容部１１２に移動する。第１収容部１１１から第２収容部１１２に移動する第１電解液の一部は、「水素イオン濃度（pH）調整用の調整液」の一例である。第１ポンプ８３Ａは、後述する制御装置９０の制御信号に基づいて駆動状態が制御される。これにより、電解が進むに従い希釈された第１電解液の一部を第２収容部１１２に移動させてイオン濃度の均質化を図ることができる。
　なお、電解が進むに従い第１電解液の液面高さが第２電解液の液面高さよりも高くなる場合、第１ポンプ８３Ａは省略され、第１電解液の液面高さと第２電解液の液面高さの差に対応する水頭圧により、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部が第１接続配管８１Ａを通じて第２収容部１１２に移動してもよい。
　第２接続配管８１Ｂは、第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部を第１収容部１１１に移動させるためのバイパス配管である。第２接続配管８１Ｂの一端は、タンク２１０において第２収容部１１２に接続されている。第２接続配管８１Ｂの他端は、タンク２１０において第１収容部１１１に接続されている。第２接続配管８１Ｂは、「第２接続部」の一例である。
　第２ポンプ８３Ｂは、第２接続配管８１Ｂの途中に設けられている。第２ポンプ８３Ｂが駆動されることで、第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部が第２接続配管８１Ｂを通じて第１収容部１１１に移動する。第２収容部１１２から第１収容部１１１に移動する第２電解液の一部は、「水素イオン濃度（pH）調整用の調整液」の一例である。第２ポンプ８３Ｂは、後述する制御装置９０の制御信号に基づいて駆動状態が制御される。これにより、電解が進むに従い濃縮された第２電解液の一部を第１収容部１１１に移動させてイオン濃度の均質化を図ることができる。
　図１２に示すように、濃度液量調整部７０Ｄは、タンク７５と、バルブ７６とを有する。タンク７５は、電解が進むに従い消費された電解液を補充するための電解液（純水またはアルカリ水溶液）を収容する。タンク７５に収容された電解液は、「水素イオン濃度（pH）調整用の調整液」の一例である。バルブ７６は、タンク７１とタンク２１０とを接続する配管部Ｌ５の途中に設けられている。バルブ７６は、タンク７５に収容された電解液をタンク２１０に向けて通す開状態と、タンク７５に収容された電解液をタンク２１０に向けて通すことを抑制する閉状態とで切り替え可能である。バルブ７６は、後述する制御装置９０の制御信号に基づいて開状態と閉状態とが切り替えられる。
　（制御装置）
　次に、制御装置９０について説明する。
　制御装置９０は、例えば、後述するイオン濃度センサ６１，６３または液位センサ６２，６４の検出結果に基づき、濃度液量調整部７０Ｄによる水素イオン濃度（pH）の調整動作を制御する。例えば、制御装置９０は、第１イオン濃度センサ６１の検出結果が閾値Ｔｈ１１未満となる場合（所定基準以上に希釈された場合）に、第２ポンプ８３Ｂを駆動させ、第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部を第１収容部１１１に移動させる。これにより、第１電解液の水素イオン濃度（pH）を上昇させる。なお上記に代えて／加えて、制御装置９０は、第１液位センサ６２の検出結果が閾値Ｔｈ２１以上となる場合（所定基準以上に希釈された場合）に、第２ポンプ８３Ｂを駆動させ、第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部を第１収容部１１１に移動させてもよい。
　一方で、制御装置９０は、第２イオン濃度センサ６３の検出結果が閾値Ｔｈ１２以上となる場合（所定基準以上に濃縮された場合）に、第１ポンプ８３Ａを駆動させ、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部を第２収容部１１２に移動させる。これにより、第２電解液の水素イオン濃度（pH）を低下させる。なお上記に代えて／加えて、制御装置９０は、第２液位センサ６４の検出結果が閾値Ｔｈ２２未満となる場合に、第１ポンプ８３Ａを駆動させ、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部を第２収容部１１２に移動させてもよい。
　また、制御装置９０は、上記制御例に代えて／加えて、次のような制御を行ってもよい。すなわち、制御装置９０は、第１イオン濃度センサ６１の検出結果と、第２イオン濃度センサ６３の検出結果との差が閾値を超える場合に、第１ポンプ８３Ａおよび第２ポンプ８３Ｂを駆動させ、第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部を第２収容部１１２に移動させるとともに、第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部を第１収容部１１１に移動させてもよい。
　また、制御装置９０は、第１液位センサ８２または第２位センサ８４の検出結果に基づき、電解液の消費量が予め設定された閾値を超える場合、バルブ７６を開状態に制御することでタンク７５に収容された電解液をタンク２１０に向けて通す。これにより、消費された電解液が補充される。
　（第４実施形態の変形例）
　次に、第４実施形態の変形例について説明する。
　図１４は、第４実施形態の変形例の電解装置１Ｄを示す断面図である。本変形例では、仕切板２１２の一部または全部が隔膜１１３により形成されている。隔膜１１３は、例えば、仕切板２１２の下部に設けられている。
　隔膜１１３は、第１収容部１１１と第２収容部１１２との間に配置されて第１収容部１１１と第２収容部１１２との間でイオンと水とのうち少なくとも一方（例えば両方）が移動可能な膜である。隔膜１１３は、第１電解液に含まれる酸素と第２電解液に含まれる水素との混合を防止しつつ、イオンと水とのうち少なくとも一方（例えば両方）が移動可能な膜であれば、材質は特に限定されない。隔膜１１３は、例えば、アルカリ水電解用の隔膜である。隔膜１１３の具体例は、第２実施形態で上述したとおりである。
　隔膜１１３がイオン透過性を有する場合、第１電解液と第２電解液との間でイオンが移動し、第１電解液と第２電解液の水素イオン濃度（pH）の差が小さくなる（例えば均質化される）。すなわち、第２電解液の水素イオン濃度（pH）が低下するとともに、第１電解液の水素イオン濃度（pH）が上昇する。
　隔膜１１３が液透過性を有する場合、第１電解液と第２電解液との間で水が移動し、第１電解液と第２電解液の液量の差が小さくなる（例えば均質化される）。すなわち、第１電解液の液量が減少するとともに、第２電解液の液量が増加する。本変形例では、第１接続配管８１Ａ、第２接続配管８１Ｂ、第１ポンプ８３Ａ、第２ポンプ８３Ｂなどは省略されてもよい。
　（その他の実施形態）
　以上、いくつかの実施形態および変形例について説明した。ただし、実施形態および変形例は、上述した例に限定されない。例えば、第１調整部７０Ａおよび第２調整部７０Ｂによる水素イオン濃度（pH）の調整は、センサの検出結果が所定条件を満たす場合に行われることに代えて、所定の周期で行われてもよい。この場合、第１調整部７０Ａおよび第２調整部７０Ｂによる水素イオン濃度（pH）の調整量は、センサ部６０に含まれる１つ以上のセンサの検出結果に基づいて結締されてもよい。
＜付記＞
　各実施形態に記載の電解装置は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る電解装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、電解セル１１と、電解液供給部５０と、イオン濃度調整部７０とを備える。電解セル１１は、陽極室Ｓａと、陰極室Ｓｂと、陽極室Ｓａと陰極室Ｓｂとの間に配置されたイオン交換膜３１とを有する。電解液供給部５０は、電解液を収容する少なくとも１つのタンク（例えば電解液タンク５１，５６，合同タンク１１０，または合流タンク１２１）を有し、当該少なくとも１つのタンクと陽極室Ｓａとの間で上記電解液の一部を第１電解液として循環させ、当該少なくとも１つのタンクと陰極室Ｓｂとの間で上記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。イオン濃度調整部７０は、電解液供給部５０に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給する。このような構成によれば、電解セル１１を通過することで電解液の水素イオン濃度（pH）が変化する場合に、電解液に上記調整液を加えることで、電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。これにより、電解液の電気伝導率の変化を抑制し、電解装置の性能低下を抑制することができる。
（２）第２の態様に係る電解装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、（１）の電解装置であって、電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出するセンサ（例えば、第１イオン濃度センサ６１、第１液位センサ６２、第２イオン濃度センサ６３、または第２液位センサ６４）をさらに備え、イオン濃度調整部７０は、上記センサの検出結果が所定条件を満たす場合に、電解液供給部５０に上記調整液を供給する。このような構成によれば、電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出するセンサの検出結果に基づき、水素イオン濃度（pH）の変化に適したタイミング、または水素イオン濃度（pH）の変化に適した調整量で、電解液の水素イオン濃度（pH）を調整することができる。これにより、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（３）第３の態様に係る電解装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、（１）または（２）の電解装置であって、上記調整液は、水素イオン濃度（pH）を高くするための第１調整液と、水素イオン濃度（pH）を低くするための第２調整液とを含み、イオン濃度調整部７０は、電解液供給部５０に第１調整液を供給する第１調整部７０Ａと、電解液供給部５０に第２調整液を供給する第２調整部７０Ｂとを有する。このような構成によれば、水素イオン濃度（pH）が高くなる方向への電解液の変化、および水素イオン濃度（pH）が低くなる方向への電解液の変化のいずれに対しても、変化を抑制する方向に水素イオン濃度（pH）の調整を行うことができる。これにより、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（４）第４の態様に係る電解装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、（３）の電解装置であって、第１調整部７０Ａは、電解液供給部５０において第１電解液を収容するまたは第１電解液が流れる第１部分（例えば、第１電解液タンク５１、第１配管部Ｌ１、または第２配管部Ｌ２）に第１調整液を供給し、第２調整部７０Ｂは、電解液供給部５０において第２電解液を収容するまたは第２電解液が流れる第２部分（例えば、第２電解液タンク５６、第３配管部Ｌ３、または第４配管部Ｌ４）に第２調整液を供給する。このような構成によれば、水素イオン濃度（pH）が低くなる第１電解液に対して第１調整液を用いて調整を行うことができるとともに、水素イオン濃度（pH）が高くなる第２電解液に対して第２調整液を用いて調整を行うことができる。これにより、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（５）第５の態様に係る電解装置１，１Ａは、（４）の電解装置であって、上記センサは、第１電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出する第１センサ（例えば第１イオン濃度センサ６１または第１液位センサ６２）と、第２電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出する第２センサ（例えば第２イオン濃度センサ６３または第２液位センサ６４）を有し、第１調整部７０Ａは、上記第１センサの検出結果が第１所定条件を満たす場合に、電解液供給部５０の上記第１部分に第１調整液を供給し、第２調整部７０Ｂは、上記第２センサの検出結果が第２所定条件を満たす場合に、電解液供給部５０の上記第２部分に第２調整液を供給する。このような構成によれば、第１電解液に関するセンサの検出結果に基づいて第１電解液に対する調整を行うことができるとともに、第２電解液に関するセンサの検出結果に基づいて第２電解液に対する調整を行うことができる。これにより、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（６）第６の態様に係る電解装置１，１Ａは、（３）～（５）のうちいずれか１つの電解装置であって、上記少なくとも１つのタンクは、第１電解液を収容する第１タンク（例えば第１電解液タンク５１）と、第２電解液を収容する第２タンク（例えば第２電解液タンク５６）とを有し、電解液供給部５０は、陽極室Ｓａを通過した第１電解液を上記第１タンクに導く第１流路部（例えば第２配管部Ｌ２）と、陰極室Ｓｂを通過した第２電解液を上記第２タンクに導く第２流路部（例えば第４配管部Ｌ４）とを有し、第１調整部７０Ａは、第１流路部に第１調整液を供給し、第２調整部７０Ｂは、第２流路部に第２調整液を供給する。このような構成によれば、第１タンクおよび第２タンクよりも上流側の位置で第１電解液に第１調整液が加えられ、第２電解液に第２調整液が加えられる。このため、第１電解液および第１調整液は第１タンクに流入して第１タンク内でよく混じった後に、電解セル１１の陽極室Ｓａに供給される。同様に、第２電解液および第２調整液は第２タンクに流入して第２タンク内でよく混じった後に、電解セル１１の陰極室Ｓｂに供給される。このため、例えば、第１配管部Ｌ１または第３配管部Ｌ３で電解液に調整液が加えられる場合と比べて、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（７）第７の態様に係る電解装置１，１Ａは、（１）～（６）のうちいずれか１つの電解装置であって、電解液の液量に関する調整を行う液量調整部８０をさらに備え、上記少なくとも１つのタンクは、第１電解液を収容する第１タンク（例えば第１電解液タンク５１）と、第２電解液を収容する第２タンク（例えば第２電解液タンク５６）とを有し、液量調整部８０は、上記第１タンクに収容される第１電解液の一部を第２タンクに移動させる接続部（例えば接続配管８１）、または第１タンクに収容される第２電解液の一部を外部に排出させる排出部（例えば排出配管８５）を有する。このような構成によれば、電解が進むに従い増加する第１電解液の液量を適切に減少させることができる。
（８）第８の態様に係る電解装置１Ｂは、（１）～（５）のうちいずれか１つの電解装置であって、上記少なくとも１つのタンクは、合同タンク１１０を含み、合同タンク１１０は、第１電解液を収容する第１収容部１１１と、第２電解液を収容する第２収容部１１２と、第１収容部１１１と第２収容部１１２との間に配置されて第１収容部１１１と第２収容部１１２との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動可能な膜とを有した。このような構成によれば、合同タンク１１０の内部で電解液の水素イオン濃度（pH）と液量とのうち少なくとも一方を調整することができる。これにより、第１電解液タンク５１と第２電解液タンク５６とが分かれている場合と比べて、より効率的に電解液の水素イオン濃度（pH）および／または液量を調整することができる。
（９）第９の態様に係る電解装置１Ｂは、（８）に記載の電解装置であって、上記調整液は、水素イオン濃度（pH）を高くするための第１調整液と、水素イオン濃度（pH）を低くするための第２調整液とを含み、電解液供給部５０は、陽極室Ｓａを通過した第１電解液を第１収容部１１１に導く第１流路部（例えば第２配管部Ｌ２）と、陰極室Ｓｂを通過した第２電解液を第２収容部１１２に導く第２流路部（例えば第４配管部Ｌ４）とを有し、イオン濃度調整部７０は、第１流路部に第１調整液を供給する第１調整部７０Ａと、第２流路部に第２調整液を供給する第２調整部７０Ｂとを有する。このような構成によれば、合同タンク１１０よりも上流側の位置で第１電解液に第１調整液が加えられ、第２電解液に第２調整液が加えられる。このため、第１電解液および第１調整液は合同タンク１１０に流入して合同タンク１１０内でよく混じった後に、電解セル１１の陽極室Ｓａに供給される。同様に、第２電解液および第２調整液は合同タンク１１０に流入して合同タンク１１０内でよく混じった後に、電解セル１１の陰極室Ｓｂに供給される。このため、例えば、第１配管部Ｌ１または第３配管部Ｌ３で電解液に調整液が加えられる場合と比べて、より高い精度で電解液の水素イオン濃度（pH）を一定の範囲内に保つことができる。
（１０）第１０の態様に係る電解装置１Ｃは、（１）～（５）のうちいずれか１つの電解装置１Ｃであって、上記少なくとも１つのタンクは、第１電解液の少なくとも一部と第２電解液の少なくとも一部とを合流させて収容する合流タンク１２１を含み、イオン濃度調整部７０は、合流タンク１２１に調整液を供給する。このような構成によれば、合流タンク１２１の内部で電解液の水素イオン濃度（pH）および液量が調整される。これにより、合流タンク１２１が設けられていない場合と比べて、より効率的に電解液の水素イオン濃度（pH）および液量を調整することができる。
　（１１）第１１の態様に係る電解装置１Ｃは、（１０）の電解装置１Ｃであって、上記少なくとも１つのタンクは、上記液の流れ方向で合流タンク１２１よりも上流側に配置されて第１電解液を収容する第１タンク（例えば第１電解液タンク５１）と、上記電解液の流れ方向で合流タンク１２１よりも上流側に配置されて第２電解液を収容する第２タンク（例えば第２電解液タンク５６）とをさらに含み、合流タンク１２１には、上記第１タンクから第１電解液が流入するとともに、上記第２タンクから第２電解液が流入し、電解液供給部５０は、上記第１タンクと合流タンク１２１との間に配置された第１気液分離部（例えば酸素気液分離装置１２２）と、上記第２タンクと合流タンク１２１との間に配置された第２気液分離部（例えば水素気液分離装置１２３）とをさらに有する。このような構成によれば、合流タンク１２１の内部で第１電解液に含まれる酸素と第２電解液に含まれる酸素とが混じることを、より確実に抑制することができる。
　（１２）第１２の態様に係る電解装置１Ｄは、（１）または（２）の電解装置１Ｄであって、上記少なくとも１つのタンクは、１つのタンク２１０を含み、電解液供給部５０Ｄは、タンク２１０内を、第１電解液を収容する第１収容部１１１と第２電解液を収容する第２収容部１１２とに仕切る仕切部（例えば仕切板２１２）と、タンク２１０に接続されて第１収容部１１１に収容された第１電解液の一部を上記調整液として第２収容部１１２に導く第１接続部（例えば第１接続配管８１Ａ）を有する。このような構成によれば、希釈された第１電解液の一部を用いて濃縮された第２電解液の濃度を低下させることができる。
　（１３）第１３の態様に係る電解装置１Ｄは、（１２）の電解装置１Ｄであって、タンク２１０内に設けられた浄化層２１１を有し、電解セル１１に供給する電解液を浄化しつつ電解セル１１とタンク２１０との間で電解液を自然循環させる自然循環型装置である。このような構成によれば、浄化層２１１にて浄化した電解液を電解セル１１に供給することができるとともに、電解液の循環に必要な動力を抑制することができる。
　（１４）第１４の態様に係る電解装置１Ｄは、（１２）の電解装置１Ｄであって、電解液供給部５０Ｄは、タンク２１０に接続されて第２収容部１１２に収容された第２電解液の一部を上記調整液として第１収容部１１１に導く第２接続部（例えば第２接続配管８１Ｂ）を有する。このような構成によれば、濃縮された第２電解液の一部を用いて希釈された第１電解液の濃度を上昇させることができる。
　（１５）第１５の態様に係る電解装置１Ｂは、電解セル１１と、電解液供給部５０とを備える。電解セル１１は、陽極室Ｓａと、陰極室Ｓｂと、陽極室Ｓａと陰極室Ｓｂとの間に配置されたイオン交換膜３１とを有する。電解液供給部５０は、電解液を収容する合同タンク１１０を有し、合同タンク１１０と陽極室Ｓａとの間で電解液の一部を第１電解液として循環させるとともに、合同タンク１１０と陰極室Ｓｂとの間で電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。合同タンク１１０は、第１電解液を収容する第１収容部１１１と、第２電解液を収容する第２収容部１１２と、第１収容部１１１と第２収容部１１２との間に配置されて第１収容部１１１と第２収容部１１２との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動可能な膜（例えば隔膜１１３）とを有する。このような構成によれば、合同タンク１１０の内部で電解液の水素イオン濃度（pH）と液量とのうち少なくとも一方を調整することができる。これにより、第１電解液タンク５１と第２電解液タンク５６とが分かれている場合と比べて、より効率的に電解液の水素イオン濃度（pH）および／または液量を調整することができる。
　（１６）第１６の態様に係る電解装置１Ｃは、電解セル１１と、電解液供給部５０とを備える。電解セル１１は、陽極室Ｓａと、陰極室Ｓｂ、陽極室Ｓａと陰極室Ｓｂとの間に配置されたイオン交換膜３１とを有する。電解液供給部５０は、電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、当該少なくとも１つのタンクと陽極室Ｓａとの間で電解液の一部を第１電解液として循環させるとともに、当該少なくとも１つのタンクと陰極室Ｓｂとの間で電解液の別の一部を第２電解液として循環させる。上記少なくとも１つのタンクは、第１電解液と第２電解液とを合流させて収容する合流タンク１２１を含む。電解液供給部５０は、合流タンク１２１に収容される電解液の一部を第１電解液として陽極室Ｓａ室に供給し、合流タンク１２１に収容される電解液の別の一部を第２電解液として陰極室Ｓｂに供給する。このような構成によれば、合流タンク１２１の内部で電解液の水素イオン濃度（pH）および液量が調整される。これにより、合流タンク１２１が設けられていない場合と比べて、より効率的に電解液の水素イオン濃度（pH）および液量を調整することができる。
　本開示は、例えば、電解液に含まれる水またはアルカリ水溶液を電気分解することで水素を生成する電解装置に関する。本開示によれば、電解装置の性能低下の抑制することができる。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…電解装置
１１…電解セル
Ｓａ…陽極室
Ｓｂ…陰極室
３１…イオン交換膜
５０…電解液供給部
５１…第１電解液タンク
Ｌ１…第１配管部
Ｌ２…第２配管部（第１流路部）
５６…第２電解液タンク
Ｌ３…第３配管部
Ｌ４…第４配管部（第２流路部）
６０…センサ部
６１…第１イオン濃度センサ
６２…第１液位センサ
６３…第２イオン濃度センサ
６４…第２液位センサ
７０…イオン濃度調整部
７０Ａ…第１調整部
７０Ｂ…第２調整部
８０…液量調整部
８１，８１Ａ，８１Ｂ…接続配管（接続部）
８５…排出配管（排出部）
１１０…合同タンク
１１１…第１収容部
１１２…第２収容部
１１３…隔膜（膜）
１２１…合流タンク
１２２…酸素気液分離装置（第１気液分離部）
１２３…水素気液分離装置（第２気液分離部）
２１０…タンク
２１２…仕切り

Claims (16)

  1. 　陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有した電解セルと、
    　電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、前記少なくとも１つのタンクと前記陽極室との間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させ、前記少なくとも１つのタンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる電解液供給部と、
    　前記電解液供給部に水素イオン濃度（pH）調整用の調整液を供給するイオン濃度調整部と、
    　を備えた電解装置。
  2. 　前記電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出するセンサをさらに備え、
    　前記イオン濃度調整部は、前記センサの検出結果が所定条件を満たす場合に、前記電解液供給部に前記調整液を供給する、
    　請求項１に記載の電解装置。
  3. 　前記調整液は、水素イオン濃度（pH）を高くするための第１調整液と、水素イオン濃度（pH）を低くするための第２調整液とを含み、
    　前記イオン濃度調整部は、前記電解液供給部に前記第１調整液を供給する第１調整部と、前記電解液供給部に前記第２調整液を供給する第２調整部とを有する、
    　請求項１に記載の電解装置。
  4. 　前記第１調整部は、前記電解液供給部において前記第１電解液を収容するまたは前記第１電解液が流れる第１部分に前記第１調整液を供給し、
    　前記第２調整部は、前記電解液供給部において前記第２電解液を収容するまたは前記第２電解液が流れる第２部分に前記第２調整液を供給する、
    　請求項３に記載の電解装置。
  5. 　前記第１電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出する第１センサと、
    　前記第２電解液の水素イオン濃度（pH）または液量に関する値を検出する第２センサと、
    　をさらに備え、
    　前記第１調整部は、前記第１センサの検出結果が第１所定条件を満たす場合に、前記電解液供給部の前記第１部分に前記第１調整液を供給し、
    　前記第２調整部は、前記第２センサの検出結果が第２所定条件を満たす場合に、前記電解液供給部の前記第２部分に前記第２調整液を供給する、
    　請求項４に記載の電解装置。
  6. 　前記少なくとも１つのタンクは、前記第１電解液を収容する第１タンクと、前記第２電解液を収容する第２タンクとを有し、
    　前記電解液供給部は、前記陽極室を通過した前記第１電解液を前記第１タンクに導く第１流路部と、前記陰極室を通過した前記第２電解液を前記第２タンクに導く第２流路部とを有し、
    　前記第１調整部は、前記第１流路部に前記第１調整液を供給し、
    　前記第２調整部は、前記第２流路部に前記第２調整液を供給する、
    　請求項３に記載の電解装置。
  7. 　前記電解液の液量に関する調整を行う液量調整部をさらに備え、
    　前記少なくとも１つのタンクは、前記第１電解液を収容する第１タンクと、前記第２電解液を収容する第２タンクとを有し、
    　前記液量調整部は、前記第１タンクに収容される前記第１電解液の一部を前記第２タンクに移動させる接続部、または前記第１タンクに収容される前記第１電解液の一部を外部に排出させる排出部を有する、
    　請求項１に記載の電解装置。
  8. 　前記少なくとも１つのタンクは、合同タンクを含み、
    　前記合同タンクは、前記第１電解液を収容する第１収容部と、前記第２電解液を収容する第２収容部と、前記第１収容部と前記第２収容部との間に配置されて前記第１収容部と前記第２収容部との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動可能な膜とを有した、　請求項１に記載の電解装置。
  9. 　前記調整液は、水素イオン濃度（pH）を高くするための第１調整液と、水素イオン濃度（pH）を低くするための第２調整液とを含み、
    　前記電解液供給部は、前記陽極室を通過した前記第１電解液を前記第１収容部に導く第１流路部と、前記陰極室を通過した前記第２電解液を前記第２収容部に導く第２流路部とを有し、
    　前記イオン濃度調整部は、前記第１流路部に前記第１調整液を供給する第１調整部と、前記第２流路部に前記第２調整液を供給する第２調整部とを有する、
    　請求項８に記載の電解装置。
  10. 　前記少なくとも１つのタンクは、前記第１電解液の少なくとも一部と前記第２電解液の少なくとも一部とを合流させて収容する合流タンクを含み、
    　前記イオン濃度調整部は、前記合流タンクに前記調整液を供給する、
    　請求項１に記載の電解装置。
  11. 　前記少なくとも１つのタンクは、前記電解液の流れ方向で前記合流タンクよりも上流側に配置されて前記第１電解液を収容する第１タンクと、前記電解液の流れ方向で前記合流タンクよりも上流側に配置されて前記第２電解液を収容する第２タンクとをさらに含み、　前記合流タンクには、前記第１タンクから前記第１電解液が流入するとともに、前記第２タンクから前記第２電解液が流入し、
    　前記電解液供給部は、前記第１タンクと前記合流タンクとの間に配置された第１気液分離部と、前記第２タンクと前記合流タンクとの間に配置された第２気液分離部とをさらに有する、
    　請求項１０に記載の電解装置。
  12. 　前記少なくとも１つのタンクは、１つのタンクを含み、
    　前記電解液供給部は、前記タンク内を、前記第１電解液を収容する第１収容部と前記第２電解液を収容する第２収容部とに仕切る仕切部と、前記タンクに接続されて前記第１収容部に収容された前記第１電解液の一部を前記調整液として前記第２収容部に導く第１接続部を有した、
    　請求項１に記載の電解装置。
  13. 　前記電解装置は、前記タンク内に設けられた浄化層を有し、前記電解セルに供給する前記電解液を浄化しつつ前記電解セルと前記タンクとの間で前記電解液を自然循環させる自然循環型装置である、
    　請求項１２に記載の電解装置。
  14. 　前記電解液供給部は、前記タンクに接続されて前記第２収容部に収容された前記第２電解液の一部を前記調整液として前記第１収容部に導く第２接続部を有した、
    　請求項１２に記載の電解装置。
  15. 　陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有した電解セルと、
    　電解液を収容する合同タンクを有し、前記合同タンクと前記陽極室との間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させ、前記合同タンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる電解液供給部と、
    　を備え、
    　前記合同タンクは、前記第１電解液を収容する第１収容部と、前記第２電解液を収容する第２収容部と、前記第１収容部と前記第２収容部との間に配置されて前記第１収容部と前記第２収容部との間でイオンと水とのうち少なくとも一方が移動可能な膜とを有した、　電解装置。
  16. 　陽極室と、陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に配置されたイオン交換膜とを有した電解セルと、
    　電解液を収容する少なくとも１つのタンクを有し、前記少なくとも１つのタンクと前記陽極室の間で前記電解液の一部を第１電解液として循環させ、前記少なくとも１つのタンクと前記陰極室との間で前記電解液の別の一部を第２電解液として循環させる電解液供給部と、
    　を備え、
    　前記少なくとも１つのタンクは、前記第１電解液の少なくとも一部と前記第２電解液の少なくとも一部とを合流させて収容する合流タンクを含み、
    　前記電解液供給部は、前記合流タンクに収容される前記電解液の一部を前記第１電解液として前記陽極室に供給し、前記合流タンクに収容される前記電解液の別の一部を前記第２電解液として前記陰極室に供給する、
    　電解装置。
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