特開 2024-141485 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141485

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   C25B 15/02 20210101AFI20241003BHJP

   C25B 1/04 20210101ALI20241003BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20241003BHJP

   C25B 9/23 20210101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

C25B15/02

C25B1/04

C25B9/00 A

C25B9/23

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053172

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】河野 匠

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼柳 朋浩

【テーマコード（参考）】

4K021

【Ｆターム（参考）】

4K021AA01

4K021BA02

4K021BC09

4K021CA11

4K021CA15

4K021DB53

4K021DC03

(57)【要約】

【解決手段】本開示における電解システム（１０）の制御装置（２２）は、圧力制御弁（２４）と水電解スタック（１２Ａ）との間の酸素供給路（４４）に設けられる第１圧力センサ（６２Ａ）によって検出される圧力に応じて、第１電源装置（１６Ａ）に指定する電流値を変える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜と、前記電解質膜を挟持する一対の電極とを含む膜・電極構造体が備えられ、前記一対の電極の一方に供給される水を電解する水電解スタックと、
前記電解により得られた酸素ガスが流れる流路に設けられ、前記流路のガス圧を所定圧力に調整する圧力制御弁と、
指定される電流値の電流が前記一対の電極間に流れるように、前記一対の電極に電圧を印加する第１電源装置と、
を有する電解システムの制御装置であって、
コンピュータが実行可能な指令を実行する一以上のプロセッサを備え、
前記水電解スタックを起動する前記指令を受けると、前記制御装置は、前記圧力制御弁と前記水電解スタックとの間の前記流路に設けられる第１圧力センサによって検出される圧力に応じて、前記第１電源装置に指定する前記電流値を変える、制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、前記水電解スタックを起動する前記指令を受けた初期の前記電流値から、漸次的に前記電流値を下げる、制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の制御装置であって、
所定の電圧調整範囲内に前記電圧が納まるように、複数の前記圧力に対応する前記電流値を規定するデータが記憶される記憶部を備え、
前記制御装置は、前記データに基づいて、前記第１圧力センサが検出する前記圧力に対応する前記電流値を前記第１電源装置に指定する、制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記電解システムは、
前記水電解スタックから供給される水素含有水を、水素ガスと、前記水電解スタックに供給される前記水とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器から供給される前記水素ガスを昇圧する水素昇圧スタックと、
指定される前記電流値の前記電流が流れるように、前記水素昇圧スタックに前記電圧を印加する第２電源装置と、
をさらに備えており、
前記制御装置は、前記水電解スタックの前記電流と、前記気液分離器に設けられる第２圧力センサが検出した前記圧力とに基づいて、前記第２電源装置に指定する前記電流値を変える、制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載の制御装置であって、
前記所定圧力は、前記酸素ガス中の許容水分量から決定される目標圧力よりも低く設定されている、制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電解システムの制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する水電解スタックを含む電解システムの研究開発が行われている。

【0003】

水電解スタックは、水を電解し、水素ガスおよび酸素ガスを生成する。特許文献１には、水電解スタックの起動方法が開示されている。この起動方法は、スタック電圧の上限値を設定し、スタック電圧と水電解スタックに流れる電流とを監視しながら、当該電流を定格値まで段階的に上昇させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－５９５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近時、スタックの起動時において、当該スタックで発生するガスの量（生成速度）を高めることが待望されている。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様は、電解質膜と、前記電解質膜を挟持する一対の電極とを含む膜・電極構造体が備えられ、前記一対の電極の一方に供給される水を電解する水電解スタックと、前記電解により得られた酸素ガスが流れる流路に設けられ、前記流路のガス圧を所定圧力に調整する圧力制御弁と、指定される電流値の電流が前記一対の電極間に流れるように、前記一対の電極に電圧を印加する第１電源装置と、を有する電解システムの制御装置であって、コンピュータが実行可能な指令を実行する一以上のプロセッサを備え、前記水電解スタックを起動する前記指令を受けると、前記制御装置は、前記圧力制御弁と前記水電解スタックとの間の前記流路に設けられる第１圧力センサによって検出される圧力に応じて、前記第１電源装置に指定する前記電流値を変える。

【発明の効果】

【0008】

上記の態様によれば、電極面積の大きさ、或いは、膜・電極構造体の数（セル数）を多くすることなく、スタックで発生するガスの量（生成速度）を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態による電解システムの構成を示す模式図である。

【図2】図２は、制御装置の起動処理に関するタイムチャートを示す図である。

【図3】図３は、圧力と電流との関係を示す図である。

【図4】図４は、変形例による電解システムの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、実施形態による電解システム１０の構成を示す模式図である。電解システム１０は、２つのスタック１２と、気液分離器１４と、２つの電源装置１６と、２つの流体供給器１８と、２つのタンク２０と、制御装置２２とを有する。

【0011】

２つのスタック１２の一方は、水を電解する水電解スタック１２Ａである。２つのスタック１２の他方は、水素ガスを昇圧する水素昇圧スタック１２Ｂである。

【0012】

２つの電源装置１６の一方は、水電解スタック１２Ａに接続される第１電源装置１６Ａである。２つの電源装置１６の他方は、水素昇圧スタック１２Ｂに接続される第２電源装置１６Ｂである。

【0013】

２つの流体供給器１８の一方は、水電解スタック１２Ａに水を供給する水供給器１８Ａである。２つの流体供給器１８の他方は、水素昇圧スタック１２Ｂに水素ガスを供給する水素供給器１８Ｂである。

【0014】

２つのタンク２０の一方は、水電解スタック１２Ａで発生する酸素ガスを貯留する酸素タンク２０Ａである。２つのタンク２０の他方は、水素昇圧スタック１２Ｂで発生する水素ガスを貯留する水素タンク２０Ｂである。

【0015】

水電解スタック１２Ａは、水を電解する複数の単位セル３０を有する。各単位セル３０は同じ構成を有する。図１は、１つの単位セル３０のみを示している。単位セル３０は、膜・電極構造体３２を有する。膜・電極構造体３２は、電解質膜３４と、アノード電極３６と、カソード電極３８とを含む。電解質膜３４は、例えば、水酸化物イオンＯＨ^－を輸送可能なアニオン交換膜である。電解質膜３４は、アノード電極３６とカソード電極３８とに挟持される。

【0016】

単位セル３０では、膜・電極構造体３２に供給される電流に基づいて水が電解される。水は、水供給路４０を通じて、各単位セル３０のカソード電極３８に供給される。カソード電極３８は、電気化学反応により、水の一部を水素イオンＨ^＋と水酸化物イオンＯＨ^－とに分解する。

【0017】

水素イオンＨ^＋は、カソード電極３８に電子を受け取って、水素ガスとなる。各単位セル３０で得られる水素ガスは、電解されなかった水とともに水排出路４２に流出する。

【0018】

水酸化物イオンＯＨ^－は、電解質膜３４を介してアノード電極３６に移動する。アノード電極３６に移動した水酸化物イオンＯＨ^－は、アノード電極３６から電子を放出する。水酸化物イオンＯＨ^－が電子を放出すると、酸素ガスと水とが発生する。各単位セル３０のアノード電極３６で発生した酸素ガスは、アノード電極３６に連通する流路を介して、酸素タンク２０Ａに流れる。アノード電極３６に連通する流路は、水電解スタック１２Ａと酸素タンク２０Ａとを接続する酸素供給路４４が含まれる。

【0019】

単位セル３０で水が電解されると、電解質膜３４の両側に差圧が生じる。この差圧により、アノード電極３６で発生した水の大部分は、電解質膜３４を通じてカソード電極３８に戻される。また、電解質膜３４の両側に生じる差圧によって、カソード電極３８で発生した水素ガスが電解質膜３４を通過してアノード電極３６に移動するクロストークが低減される。

【0020】

酸素供給路４４には、圧力制御弁２４が設けられている。圧力制御弁２４は、酸素供給路４４におけるガス圧を所定圧力ＲＰに調整する制御弁である。圧力制御弁２４として、開度を調整可能なソレノイド弁、或いは、背圧弁等が挙げられる。圧力制御弁２４には、目標圧力よりも低く設定される。目標圧力は、水電解スタック１２Ａで発生する酸素ガス中の許容水分量を基準に決定される。例えば、目標圧力が３０ＭＰａである場合、圧力制御弁２４に設定される圧力（所定圧力ＲＰ）は２０ＭＰａである。圧力制御弁２４が酸素供給路４４に設けられることによって、酸素供給路４４における酸素ガスの生成速度を高めることができる。

【0021】

水素昇圧スタック１２Ｂは、水素ガスを電解する複数の単位セル５０を有する。各単位セル５０は同じ構成を有する。図１は、１つの単位セル５０のみを示している。単位セル５０は、膜・電極構造体５２を有する。膜・電極構造体５２は、電解質膜５４と、アノード電極５６と、カソード電極５８とを含む。電解質膜５４は、例えば、プロトンＨ^＋を輸送可能なプロトン交換膜である。電解質膜５４は、アノード電極５６とカソード電極５８とに挟持される。

【0022】

単位セル５０では、膜・電極構造体５２に供給される電流に基づいて水素ガスが電解される。水素ガスは、水素供給路４６を通じて、各単位セル５０のアノード電極５６に供給される。

【0023】

アノード電極５６では、水素ガスの一部がプロトンＨ^＋に変換される。プロトンＨ^＋に変換されなかった水素ガスは、水素排出路４７に流出する。水素排出路４７に流出した水素ガスは、気液分離器１４に戻されてもよい。

【0024】

アノード電極５６で発生するプロトンＨ^＋は、アノード電極５６とカソード電極５８との電位差によりカソード電極５８に向けて移動する。プロトンＨ^＋の移動は、電解質膜５４の両側の圧力差に抗して進む。プロトンＨ^＋は、カソード電極５８で電子を受け取って、水素ガスとなる。各単位セル５０のカソード電極５８で発生した水素ガスは、カソード電極５８に連通する流路を介して、水素タンク２０Ｂに流れる。カソード電極５８に連通する流路は、水素昇圧スタック１２Ｂと水素タンク２０Ｂとを接続する水素供給路４８が含まれる。

【0025】

なお、水素供給路４８には、上述の圧力制御弁２４が設けられてもよい。この場合、圧力制御弁２４の圧力は、水素昇圧スタック１２Ｂで昇圧された水素ガス中の許容水分量を基準に決定される目標圧力よりも低く設定される。圧力制御弁２４が水素供給路４８に設けられている場合、水素供給路４８における水素ガスの昇圧速度を高めることができる。

【0026】

気液分離器１４は、水排出路４２を通じて水電解スタック１２Ａから供給される水素含有水を、液水と水素ガスとに分離して貯留する。気液分離器１４に貯留される液水は、水供給路４０を通じて、水電解スタック１２Ａに供給される。つまり、気液分離器１４は、水電解スタック１２Ａに供給される水の供給源である。気液分離器１４によって貯留される水素ガスは、水素供給路４６を通じて、水素昇圧スタック１２Ｂに供給される。つまり、気液分離器１４は、水素昇圧スタック１２Ｂに供給される水素ガスの供給源である。

【0027】

第１電源装置１６Ａは、アノード電極３６とカソード電極３８とに接続される。第１電源装置１６Ａは、アノード電極３６とカソード電極３８との間に流れる電流を調整可能である。第１電源装置１６Ａは、制御装置２２により指定される電流値の電流がアノード電極３６とカソード電極３８との間に流れるように、アノード電極３６とカソード電極３８とに電圧を印加する。

【0028】

第２電源装置１６Ｂは、アノード電極５６とカソード電極５８とに接続される。第２電源装置１６Ｂは、アノード電極５６とカソード電極５８との間に流れる電流を調整可能である。第２電源装置１６Ｂは、制御装置２２により指定される電流値の電流がアノード電極５６とカソード電極５８との間に流れるように、アノード電極５６とカソード電極５８とに電圧を印加する。

【0029】

水供給器１８Ａは、水電解スタック１２Ａに水を供給する装置である。水供給器１８Ａは、水供給路４０に設けられる。水供給器１８Ａは、制御装置２２の制御にしたがって動作する。水供給器１８Ａは、気液分離器１４に貯留する水を、水供給路４０を介して、水電解スタック１２Ａに供給する。水供給器１８Ａは、ポンプであってもよいし、弁であってもよい。図１は、水供給器１８Ａがポンプである場合の例を示している。

【0030】

水素供給器１８Ｂは、水素昇圧スタック１２Ｂに水素ガスを供給する装置である。水素供給器１８Ｂは、水素供給路４６に設けられる。水素供給器１８Ｂは、制御装置２２の制御にしたがって動作する。水素供給器１８Ｂは、気液分離器１４に貯留する水素ガスを、水素供給路４６を介して、水素昇圧スタック１２Ｂに供給する。水素供給器１８Ｂは、ポンプであってもよいし、弁であってもよい。図１は、水素供給器１８Ｂがポンプである場合の例を示している。

【0031】

制御装置２２は、電解システム１０を統括するコンピュータである。制御装置２２には、指令入力機器６０が接続される。指令入力機器６０は、少なくとも、システムの起動指令またはシステムの停止指令を入力可能な機器である。指令入力機器６０は、レバー式オンオフスイッチであってもよい。

【0032】

また、制御装置２２には、複数のセンサが接続される。制御装置２２に接続される複数のセンサには、第１電圧センサおよび第１電流センサが含まれる。第１電圧センサおよび第１電流センサは、第１電源装置１６Ａに設けられる。第１電圧センサは、アノード電極３６とカソード電極３８との間に印加される電圧の電圧値を検出する。第１電流センサは、アノード電極３６とカソード電極３８との間に流れる電流の電流値を検出する。

【0033】

制御装置２２に接続される複数のセンサには、第２電圧センサおよび第２電流センサが含まれる。第２電圧センサおよび第２電流センサは、第２電源装置１６Ｂに設けられる。第２電圧センサは、アノード電極５６とカソード電極５８との間に印加される電圧の電圧値を検出する。第２電流センサは、アノード電極５６とカソード電極５８との間に流れる電流の電流値を検出する。

【0034】

制御装置２２に接続される複数のセンサには、複数の圧力センサが含まれる。複数の圧力センサのうちの１つは、酸素供給路４４に設けられる第１圧力センサ６２Ａである。酸素供給路４４は、電解質膜３４を介さずに、水電解スタック１２Ａのアノード電極３６に連通する水電解スタック１２Ａの外部の流路である。第１圧力センサ６２Ａは、圧力制御弁２４と水電解スタック１２Ａとの間の酸素供給路４４に設けられる。第１圧力センサ６２Ａは、酸素供給路４４におけるガス（酸素含有ガス）の圧力を検出する。第１圧力センサ６２Ａにより検出された圧力は、制御装置２２に供給される。

【0035】

複数の圧力センサのうちの１つは、気液分離器１４に設けられる第２圧力センサ６２Ｂである。第２圧力センサ６２Ｂは、気液分離器１４に貯留されるガス（水素含有ガス）の圧力を検出する。第２圧力センサ６２Ｂにより検出された圧力は、制御装置２２に供給される。

【0036】

制御装置２２は、１以上のプロセッサと、記憶媒体とを含む。記憶媒体は、揮発性メモリと不揮発性メモリとによって構成され得る。プロセッサとしては、ＣＰＵ、ＭＣＵ等が挙げられる。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ、フラッシュメモリ等が挙げられる。コンピュータが実行可能な指令をプロセッサが実行することによって、制御装置２２は、複数の機器を制御する。複数の機器には、第１電源装置１６Ａと、第２電源装置１６Ｂと、水供給器１８Ａと、水素供給器１８Ｂとが含まれる。

【0037】

次に、水電解スタック１２Ａと、水素昇圧スタック１２Ｂとを起動させる制御装置２２の起動処理に関して説明する。図２は、制御装置２２の起動処理に関するタイムチャートを示す図である。図２の「ＥＣ ＳＴＫ」は、水電解スタック１２Ａに相当する。また、図２の「ＥＨＣ ＳＴＫ」は、水素昇圧スタック１２Ｂに相当する。また、図２の「スタック圧力」は、第１圧力センサ６２Ａにより検出される圧力に相当する。また、図２の「水素セパレータ圧力」は、第２圧力センサ６２Ｂにより検出される圧力に相当する。

【0038】

スタック１２を起動する起動指令を受けると、制御装置２２は、水供給器１８Ａを制御して、水供給路４０を介して気液分離器１４の水を水電解スタック１２Ａに供給する。水電解スタック１２Ａから排出された水は水排出路４２を介して気液分離器１４に戻る。

【0039】

その後、制御装置２２は、第１電源装置１６Ａを制御する。すなわち、制御装置２２は、単位時間が経過する度に第１圧力センサ６２Ａから圧力を取得し、当該圧力に対応する電流値を取得する。この場合、制御装置２２は、第１圧力センサ６２Ａによって検出される圧力が大きいほど小さい電流値を取得する。電流値は、記憶媒体に記憶されたデータに基づいて取得されてもよい。記憶媒体に記憶されたデータは、例えば図３に示すように、複数の圧力に対応する電流値を規定するデータベースである。電源装置１６において印加される電圧が所定の電圧調整範囲内に納まるように、複数の圧力に対応する電流値が規定される。また、圧力が大きいほど、電流値が小さくなるように、複数の圧力に対応する電流値が規定される。

【0040】

制御装置２２は、電流値を取得すると、当該電流値を第１電源装置１６Ａに指定する。第１電源装置１６Ａは、アノード電極３６とカソード電極３８とに印加する電圧を制御して、制御装置２２によって指定された電流値の電流を、アノード電極３６とカソード電極３８との間に流す。

【0041】

水電解スタック１２Ａが停止中、第１電源装置１６Ａによって水電解スタック１２Ａに電圧が印加されない。この場合、水電解スタック１２Ａで水の電解が実施されないため、酸素供給路４４の圧力は、当該酸素供給路４４の外部圧力と同程度である。

【0042】

スタック１２の起動指令を受けてから最初の電流値（初期電流値ＩＣＶ）が制御装置２２によって第１電源装置１６Ａに指定されると、電圧および電流の上昇が始まる。電圧および電流の上昇が始まると、水電解スタック１２Ａにおいて水の電解が始まり、アノード電極３６で酸素ガスが発生する。そのため、時間の経過に応じて、酸素供給路４４の圧力は、外気圧と同程度の状態から徐々に大きくなる。したがって、第１圧力センサ６２Ａによって検出される圧力（スタック圧力）は徐々に上昇する。なお、図２では、第１圧力センサ６２Ａの初期の圧力は「０」として例示している。酸素供給路４４の圧力が圧力制御弁２４に設定される所定圧力ＲＰに達すると、第１圧力センサ６２Ａによって検出される圧力の上昇は概ね停止する。

【0043】

本実施形態では、制御装置２２は、第１圧力センサ６２Ａが検出した圧力に応じて、第１電源装置１６Ａに指定する電流値を変える。したがって、限界電流密度が大きい状態にある水電解スタック１２Ａの起動初期に、アノード電極３６とカソード電極３８との間に電流を多く流すことができる。その結果、電極面積の大きさ、或いは、膜・電極構造体３２の数（セル数）を多くすることなく、水電解スタック１２Ａで発生するガスの量（生成速度）を高めることができる。

【0044】

また、本実施形態では、制御装置２２は、第１圧力センサ６２Ａが検出した圧力に応じて、スタック１２の起動指令を受けた初期の電流値（初期電流値ＩＣＶ）から、漸次的に電流値を下げている。したがって、酸素供給路４４のガス圧に応じて変化する限界電流密度に近似する電流値を第１電源装置１６Ａに指定することができる。

【0045】

また、本実施形態では、制御装置２２の記憶媒体（記憶部）には、所定の電圧調整範囲内に電圧が納まるように、複数の圧力に対応する電流値を規定するデータが記憶されている。制御装置２２は、当該データに基づいて、第１圧力センサ６２Ａが検出する圧力に対応する電流値を第１電源装置１６Ａに指定している。これにより、アノード電極３６とカソード電極３８との間に印加される電圧を概ね一定にしながら、水電解スタック１２Ａで発生するガスの量（生成速度）を調整することができる。

【0046】

また、本実施形態では、第１電源装置１６Ａに最初の電流値を指定してから所定時間が経過すると、制御装置２２は、水素供給器１８Ｂを制御して、水素昇圧スタック１２Ｂに水素ガスを供給する。その後、制御装置２２は、第１電源装置１６Ａを制御しながら、第２電源装置１６Ｂも制御する。

【0047】

すなわち、制御装置２２は、単位時間が経過する度に、水電解スタック１２Ａの一対の電極間に流れる電流と、気液分離器１４に設けられる第２圧力センサ６２Ｂが検出した圧力とに基づいて、第２電源装置１６Ｂに指定する電流値を取得する。例えば、水電解スタック１２Ａの電流センサが検出する電流は「Ａ」とする。また、水素昇圧スタック１２Ｂのセル数は「Ｂ」とし、水電解スタック１２Ａのセル数は「Ｃ」とする。さらに、第２圧力センサ６２Ｂが検出した圧力が目標圧力に追従するようにフィードバック制御する操作量は「Ｄ」とする。この場合、制御装置２２は、「（Ａ×Ｂ／Ｃ）＋Ｄ」を演算して、第２電源装置１６Ｂに指定する電流値を取得し得る。

【0048】

制御装置２２は、電流値を取得すると、当該電流値を第２電源装置１６Ｂに指定する。第２電源装置１６Ｂは、アノード電極５６とカソード電極５８とに印加する電圧を制御して、制御装置２２によって指定された電流値の電流を、アノード電極５６と、カソード電極５８との間に流す。

【0049】

このように、制御装置２２は、水電解スタック１２Ａの一対の電極間に流れる電流と、気液分離器１４に設けられる第２圧力センサ６２Ｂが検出した圧力とに基づいて、第２電源装置１６Ｂに指定する電流値を変える。したがって、水電解スタック１２Ａで発生するガスの量（生成速度）と、気液分離器１４に含まれるガスの量とを考慮しながら、水素昇圧スタック１２Ｂで発生するガスの量（生成速度）を規定することができる。

【0050】

上記の実施形態は、下記のように変形されてもよい。下記の変形例で用いる図は、実施形態において説明した構成と同等の構成に同一の符号を付す。なお、下記の変形例では、実施形態と重複する説明は割愛する。

【0051】

（変形例１）
図４は、変形例による電解システム１０の構成を示す模式図である。本変形例の電解システム１０には、水素昇圧スタック１２Ｂと、気液分離器１４と、第２電源装置１６Ｂと、水素供給器１８Ｂと、水素タンク２０Ｂとが備えられていない。一方、本変形例の電解システム１０には、水供給源７０が新たに備えられる。水供給源７０は、水供給路４０を介して、スタック１２（水電解スタック１２Ａ）に水を供給する。水供給源７０は、水排出路４２を介して、スタック１２から排出される水を回収する。

【0052】

本変形例では、スタック１２は、ＡＥＭ水電解スタックであってもよいし、ＰＥＭ水電解スタックであってもよい。スタック１２がＡＥＭ水電解スタックである場合、アニオン交換膜である電解質膜３４を含む膜・電極構造体３２がスタック１２に備えられる。一方、スタック１２がＰＥＭ水電解スタックである場合、プロトン交換膜である電解質膜３４を含む膜・電極構造体３２がスタック１２に備えられる。

【0053】

変形例１による電解システム１０の制御装置２２は、実施形態と同様にして、電源装置１６（第１電源装置１６Ａ）を制御し得る。

【0054】

すなわち、制御装置２２は、単位時間が経過する度に第１圧力センサ６２Ａから圧力を取得し、当該圧力に対応する電流値を取得する。また、制御装置２２は、単位時間が経過する度に電流値を第１電源装置１６Ａに指定する。

【0055】

上述した開示に関し、更に以下の付記を開示する。

【0056】

（付記１）
本開示は、電解質膜（３４）と、前記電解質膜を挟持する一対の電極（３６、３８）とを含む膜・電極構造体（３２）が備えられ、前記一対の電極の一方に供給される水を電解する水電解スタック（１２Ａ）と、前記電解により得られた酸素ガスが流れる流路（４４）に設けられ、前記流路のガス圧を所定圧力（ＲＰ）に調整する圧力制御弁（２４）と、指定される電流値の電流が前記一対の電極間に流れるように、前記一対の電極に電圧を印加する第１電源装置（１６Ａ）と、を有する電解システム（１０）の制御装置（２２）であって、コンピュータが実行可能な指令を実行する一以上のプロセッサを備え、前記スタックを起動する前記指令を受けると、前記制御装置は、前記圧力制御弁と前記水電解スタックとの間の前記流路に設けられる圧力センサ（６２Ａ）によって検出される圧力に応じて、前記第１電源装置に指定する前記電流値を変える。

【0057】

これにより、限界電流密度が大きい状態にある水電解スタックの起動初期に、一対の電極間に電流を多く流すことができる。その結果、電極面積の大きさ、或いは、膜・電極構造体の数（セル数）を多くすることなく、水電解スタックで発生するガスの量（生成速度）を高めることができる。

【0058】

（付記２）
本開示は、付記１に記載の制御装置であって、前記制御装置は、前記水電解スタックを起動する前記指令を受けた初期の前記電流値から、漸次的に前記電流値を下げてもよい。これにより、酸素ガスが流れる流路のガス圧に応じて変化する限界電流密度に近似する電流値を第１電源装置に指定することができる。

【0059】

（付記３）
本開示は、付記１に記載の制御装置であって、所定の電圧調整範囲内に前記電圧が納まるように、複数の前記圧力に対応する前記電流値を規定するデータが記憶される記憶部を備え、前記制御装置は、前記データに基づいて、前記第１圧力センサが検出する前記圧力に対応する前記電流値を前記第１電源装置に指定してもよい。これにより、一対の電極に印加される電圧を概ね一定にしながら、水電解スタックで発生するガスの量（生成速度）を調整することができる。

【0060】

（付記４）
本開示は、付記１に記載の制御装置であって、前記電解システムは、前記水電解スタックから供給される水素含有水を、水素ガスと、前記水電解スタックに供給される前記水とに分離する気液分離器（１４）と、前記気液分離器から供給される前記水素ガスを昇圧する水素昇圧スタック（１２Ｂ）と、指定される前記電流値の電流が流れるように、前記水素昇圧スタックに電圧を印加する第２電源装置（１６Ｂ）と、をさらに備えており、前記制御装置は、前記水電解スタックの前記電流と、前記気液分離器に設けられる第２圧力センサ（６２Ｂ）が検出した圧力とに基づいて、前記第２電源装置に指定する前記電流値を変える。したがって、水電解スタックで発生するガスの量（生成速度）と、気液分離器に含まれるガスの量とを考慮しながら、水素昇圧スタックで発生するガスの量（生成速度）を規定することができる。

【0061】

（付記５）
本開示は、付記４に記載の制御装置であって、前記所定圧力は、前記ガス中の許容水分量から決定される目標圧力よりも低く設定されてもよい。これにより、流路におけるガスの昇圧速度を高めることができる。

【0062】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0063】

１０…電解システム １２…スタック
１２Ａ…水電解スタック １２Ｂ…水素昇圧スタック
１４…気液分離器 １６…電源装置
１６Ａ…第１電源装置 １６Ｂ…第２電源装置
１８…流体供給器 １８Ａ…水供給器
１８Ｂ…水素供給器 ２０…タンク
２０Ａ…酸素タンク ２０Ｂ…水素タンク
２２…制御装置 ２４…圧力制御弁
３０、５０…単位セル ３４、５４…電解質膜
３６、５６…アノード電極 ３８、５８…カソード電極
６２Ａ…第１圧力センサ ６２Ｂ…第２圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】