[發明專利]水電解系統及其運轉方法

無效

• 申請號: 201210094768.0
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102732905A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 武內淳;中澤孝治;長岡久史;吉田哲也;岡部昌規;倉品大輔;三宅葵
• 申請（專利權）人: 本田技研工業株式會社
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B15/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及具備對水進行電解使之產生氧和比所述氧更高壓的高壓氫的水電解裝置、和配設在從所述水電解裝置排出所述高壓氫的氫配管并對所述高壓氫中含有的水分進行分離的氣液分離裝置的水電解系統及其運轉方法。

背景技術

一般而言，作為在燃料電池的發電反應中使用的燃料氣體，使用氫。該氫例如由水電解裝置來制造。水電解裝置為了對水進行分解來產生氫(以及氧)，而采用固體高分子電解質膜(離子交換膜)。在固體高分子電解質膜的兩面設置電極催化劑層從而能夠得到電解質膜-電極結構體，并且在所述電解質膜-電極結構體的兩側配設供電體而形成了單位電池(unit?cell)。

對層疊了多個單位電池的電池單元(cell?unit)在層疊方向兩端施加電壓，并且對陽極側的供電體供給水。因此，在電解質膜-電極結構體的陽極側，水被分解而產生氫離子(質子)，該氫離子透過固體高分子電解質膜而向陰極側移動，并與電子結合而制造出氫。另一方面，在陽極側，與氫一起生成的氧，隨著剩余的水而從電池單元中被排出。

在上述的水電解裝置中制造了含有水分的氫，為了得到干燥狀態，例如為了得到水分量為5ppm以下的氫(以下也稱作干燥氫)，需要從所述氫中將水分去除。

此時，在陰極側能夠得到比氧更高壓(例如1MPa以上)的氫的差壓式高壓氫制造裝置中，用于從高壓氫中去除水分的氣液分離裝置大型化。

因此，例如，已知在日本特開2006-347779號中公開的氣液分離裝置。如圖24所示，該氣液分離裝置具備：連接了氫導管1的耐壓容器2；對所述耐壓容器2內的水位進行檢測的水位傳感器3；作為與所述耐壓容器2的頂部相連接的氫取出機構4的氫取出導管4a；以及作為與所述耐壓容器2的底部相連接的排水機構5的排水導管(排水管路)5a。

氫取出導管4a具備第1背壓閥6，并且在所述第1背壓閥6的下游側具備電磁閥7。排水導管5a具備第2背壓閥8。

第1背壓閥6被設定成例如以35MPa進行開閥，第2背壓閥8被設定成以比所述第1背壓閥6更高的壓力、例如36MPa進行開閥。電磁閥7接收水位傳感器3的檢測信號而工作，當所述水位傳感器3所檢測出的水位處于規定的低水位時開閥，當處于規定的高水位時閉閥。

然后，當電磁閥7被閉閥時，由于高壓氫氣從氫取出導管4a的取出被強制性地停止，因此耐壓容器2內的壓力超過作為第1背壓閥6的設定壓力的35MPa而變高。其結果是，第2背壓閥8，每當耐壓容器2內的壓力達到作為其設定壓力的36MPa時開閥，液體的水經由所述第2背壓閥8而從排水導管5a斷續地被排出。

然而，在上述的水電解系統中，在第2背壓閥8開閥，液體的水通過所述第2背壓閥8而從排水導管5a被排出時，所述水的壓力一次性被減壓。因此，對第2背壓閥8施加的負荷容易變大。此時，在背壓閥8等高壓設備中，差壓越大，則溶存氫的氣泡發生量越多，因此耐久時間顯著降低。由此，若背壓閥8中產生大的差壓，則會對所述背壓閥8的密封部造成損傷，該背壓閥8的耐久性降低。

并且，若在高壓氫狀態下進行排水，則在該排水過程中溶存很多氫。因而，在高壓水的排水時，會排出大量的氫，是不經濟的。

發明內容

本發明是為了解決這種問題而作，其目的在于提供一種能夠有效地使排水中的溶存氫減少，阻止向排水管路排出高壓水，能夠使配置于所述排水管路的設備的耐久性提高的水電解系統及其運轉方法。

本發明涉及一種水電解系統，其具備：水電解裝置，其對水進行電解來產生氧和比所述氧更高壓的高壓氫；氣液分離裝置，其被配設于從所述水電解裝置排出所述高壓氫的氫配管，并對所述高壓氫中所含的水分進行分離；高壓氫導出配管，其從所述氣液分離裝置中導出分離出水后的所述高壓氫；以及排水管路，其從所述氣液分離裝置中將水排出。

在該水電解系統中，在氣液分離裝置設置氣相減壓管路，該氣相減壓管路用于在從所述氣液分離裝置向排水管路進行排水之前，進行所述氣液分離裝置內的除氣。

另外，本發明涉及一種水電解系統的運轉方法，其中該水電解系統具備：水電解裝置，其對水進行電解來產生氧和比所述氧更高壓的高壓氫；氣液分離裝置，其被配設于從所述水電解裝置中排出所述高壓氫的氫配管，并對所述高壓氫中所含的水分進行分離；高壓氫導出配管，其從所述氣液分離裝置中導出分離出水后的所述高壓氫；排水管路，其從所述氣液分離裝置中將水排出；以及氣相減壓管路，其用于在從所述氣液分離裝置向所述排水管路進行排水之前，進行所述氣液分離裝置內的除氣。