氢系统和氢系统的运转方法与流程

1.本公开涉及氢系统和氢系统的运转方法。


背景技术：

2.近年来，由于全球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为替代化石燃料的清洁的替代能源而受到关注。氢即使燃烧基本上也只生成水，不会排出导致全球变暖的二氧化碳，并且也几乎不会排出氮氧化物等，因此作为清洁能源备受期待。另外，作为高效利用氢作为燃料的装置，例如有燃料电池，正在向汽车用电源、家庭用自发电进行开发和普及。
3.在将要到来的氢社会中，除了制造氢以外，还要求开发能够高密度地存储氢、并以小容量且低成本输送或利用氢的技术。特别是为了促进成为分散型能源的燃料电池的普及，需要配备氢供给基础设施。因此，为了稳定地供给氢，对于制造、精制、高密度储藏高纯度的氢进行了各种研究。
4.例如，专利文献1记载了对阳极与阴极之间施加电压，由此通过水的电解能够进行氢气的精制和升压。具体而言，通过使电流流过由阳极和阴极夹持的高分子电解质膜，从阳极的水中抽出氢，变成质子。然后，质子从阳极向阴极伴随着水分子在电解质膜内移动，由此在阴极还原为氢。另外，将阳极、电解质膜和阴极的层叠结构体称为膜电极接合体(mea：membrane electrodeassembly)。
5.另外，专利文献1中提出了作为燃料电池和离子泵发挥功能的电极结构体在氢精制模式(作为离子泵工作)中停止时，向阳极供给空气，对残留的气体(氢)和水进行扫气。
6.另外，例如专利文献2中提出了在使电化学装置的氢生成工作结束时，在保持阳极入口的开关阀打开的状态下关闭阳极出口的开关阀，由此通过控制电源使电流在与氢生成工作时相反的方向上流过电化学装置，将滞留在阳极的含氢气体置换为与阴极同样的精制氢气。
7.在先技术文献
8.专利文献1：日本特开2011-100610号公报
9.专利文献2：日本特开2020-172405号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的课题
11.本公开中作为一个例子，以提供一种与以往相比能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低的氢系统和氢系统的运转方法为课题。
12.用于解决课题的手段
13.本公开的一个技术方案(aspect)涉及的氢系统，具备压缩机、压力调整器和控制器，夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加有电压，使被供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极，由所述压缩机生成压缩氢，所述压力调整器至少调整所述阳极的
压力，氢系统停止时，所述控制器在封住含氢气体从所述阳极流出的状态下，控制所述压力调整器，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。
14.本公开的一个技术方案涉及的氢系统的运转方法，具备：通过对夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加电压，使被供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极，生成压缩氢的步骤；和氢系统停止时，在封住含氢气体从所述阳极流出的状态下，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力的步骤。
15.发明的效果
16.本公开的一个技术方案涉及的氢系统和氢系统的运转方法，能够发挥与以往相比可抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低的效果。
附图说明
17.图1是表示第1实施方式的氢系统的一个例子的图。
18.图2是表示第1实施方式的第3实施例的氢系统的一个例子的图。
19.图3是表示第2实施方式的氢系统的一个例子的图。
20.图4是表示第2实施方式的第3实施例的氢系统的一个例子的图。
21.图5是表示第2实施方式的第3实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。
22.图6是表示第2实施方式的第4实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。
23.图7是表示第2实施方式的第5实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。
24.图8是表示第2实施方式的变形例的氢系统的工作的一个例子的流程图。
25.图9是表示第3实施方式的氢系统的一个例子的图。
26.图10是表示第3实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。
27.图11是表示第4实施方式的氢系统的一个例子的图。
28.图12是表示第4实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。
29.图13是表示第5实施方式的氢系统的一个例子的图。
30.图14是表示第5实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。
31.图15是表示第5实施方式的变形例的氢系统的工作的一个例子的流程图。
32.图16是表示第6实施方式的氢系统的一个例子的图。
33.图17是表示第6实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。
34.图18是表示第7实施方式的氢系统的一个例子的图。
35.图19是表示第7实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。
具体实施方式
36.在电化学式的压缩机中，通常电解质膜在湿润状态下表现出所期望的质子传导性。因此，为了将压缩机的氢压缩工作的效率维持在所期望的值，需要将电解质膜保持在湿润状态。所以，以往多向压缩机的阳极供给高湿度的含氢气体。
37.在此，如专利文献1那样，如果在停止时向阳极供给空气，排出残留在阳极的氢和水，则在阳极发生溢流(气体流路的水引起的堵塞现象)的可能性降低。但是，上述专利文献1对抑制溢流的研究并不充分。这是由于以下的理由。
38.首先，在压缩机的氢压缩工作中，向mea(电池)的阳极与阴极之间施加电压。由此，
该情况下，通过在阳极与阴极之间流动电流，质子与水分子一起在电解质膜内从阳极向阴极移动(电渗透)。另一方面，从阳极移动到阴极的电渗透水通过阴极与阳极之间的压差而从阴极移动到阳极(逆扩散)。另外，此时阴极侧的气体压力越高，从阴极向阳极移动的水量越多。在压缩机的氢压缩工作中，即使水从阴极向阳极逆扩散，由于在阳极上流通有含氢气体，因此水不会滞留，溢流得到抑制。
39.在此，在停止压缩机时，如果执行上述专利文献1的利用空气对阳极吹扫，则在即将吹扫之前，滞留在阳极的水被排出到外部，但在阳极吹扫后，直到阳极与阴极之间的压差消失为止的期间，水的逆扩散持续进行，并且逆扩散的水会滞留在阳极上。由此，在压缩机停止后，在阳极发生溢流的可能性变高。如果发生溢流，则在再启动时，含氢气体在压缩机的阳极上的扩散性受到阻碍，因此为确保向阴极的预定量的质子移动所需的电压施加器的电压可能会增加。于是，氢系统在压缩机再启动时，氢压缩工作的效率降低。
40.因此，本公开的第1技术方案的氢系统具备压缩机、压力调整器和控制器，夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加有电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢移动到阴极，由压缩机生成压缩氢，压力调整器至少调整阳极的压力，氢系统停止时，控制器在封住含氢气体从阳极流出的状态下，控制压力调整器，使阳极的压力高于阴极的压力。
41.根据该结构，本技术方案的氢系统与以往相比能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
42.具体而言，本技术方案的氢系统在停止时，在封住含氢气体从阳极流出的状态下，控制压力调整器，使得阳极的压力高于阴极的压力。由此，在氢系统停止时，能够抑制水从阴极向阳极的逆扩散。另外，在阳极产生冷凝水的情况下，通过阳极与阴极之间的压差，能够使冷凝水从阳极扩散到阴极。因此，本技术方案的氢系统难以在阳极发生溢流，从而能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
43.另外，设想了为抑制在阳极发生溢流而如专利文献1那样在停止时对阳极进行气体吹扫操作，或假设在停止时在阳极发生了溢流的情况下在氢系统的再启动时进行用于消除该问题的气体吹扫操作。但是，本技术方案的氢系统通过使阳极的压力比阴极的压力高，如上所述，能够使存在于阳极的水向阴极扩散，或者减轻水从阴极向阳极的逆扩散。因此，本实施方式的氢系统能够取消上述停止时或再启动时的气体吹扫操作。另外，即使在进行上述任一种气体吹扫操作的情况下，本技术方案的氢系统也能够缩短气体吹扫操作的期间。
44.本公开的第2技术方案的氢系统，在第1技术方案的氢系统的基础上可以设为：控制器控制压力调整器，提升阳极的压力，由此使阳极的压力高于阴极的压力。
45.本公开的第3技术方案的氢系统，在第2技术方案的氢系统的基础上可以设为：在控制器控制压力调整器，提升阳极的压力后，当阳极与阴极的压差降低时，控制器控制压力调整器，提升阳极的压力。
46.根据该结构，本技术方案的氢系统，在阳极的压力升压后，即使阳极与阴极之间的压差降低，也能够进一步使阳极的压力升压，因此能够适当地维持两者的压差。
47.例如，在将阳极的压力升压后，如果压缩机的温度随着时间的经过而降低，则存在于阳极的含氢气体中的水蒸气有可能冷凝。于是，随着存在于阳极的含氢气体的气体分子摩尔量减少，压力减少，由此阳极与阴极的压差降低，有可能减小水从阳极向阴极的扩散效
果或水从阴极向阳极的逆扩散的抑制效果，但本技术方案的氢系统，通过上述结构，能够降低上述效果减小的可能性。
48.本公开的第4技术方案的氢系统，在第1～第3技术方案中任一方案的氢系统的基础上可以设为：压力调整器包含向阳极供给气体的气体供给器，在将阳极的出口密封的状态下，控制器控制气体供给器向阳极供给气体，由此提升阳极的压力。
49.根据该结构，本技术方案的氢系统，能够在将阳极的出口密封的状态下，通过利用向阳极供给的气体的供给压力，使阳极的压力适当升压。
50.本公开的第5技术方案的氢系统，在第1技术方案的氢系统的基础上可以设为：压力调整器调整阳极和阴极的压力，控制器控制压力调整器，提升阳极的压力并且减小阴极的压力，由此使阳极的压力高于阴极的压力
51.根据该结构，本技术方案的氢系统，与仅通过阴极的压力减压使阳极的压力高于阴极的压力的情况、或仅通过阳极的压力升压使阳极的压力高于阴极的压力的情况相比，容易维持阳极与阴极之间的压差。由此，本技术方案的氢系统能够进一步抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
52.本公开的第6技术方案的氢系统，在第5技术方案的氢系统的基础上可以设为：在控制器控制压力调整器，提升阳极的压力并且减小阴极的压力后，当阳极与阴极的压差降低时，控制器控制压力调整器，提升阳极的压力。
53.根据该结构，本技术方案的氢系统，在阳极的压力升压后和阴极的压力减压后，即使阳极与阴极之间的压差降低，也能够进一步使阳极的压力升压，因此能够适当地维持两者的压差。
54.本公开的第7技术方案的氢系统，在第5技术方案的氢系统的基础上可以设为：在控制器控制压力调整器，提升阳极的压力并且减小阴极的压力后，当阳极与阴极的压差降低时，控制器控制压力调整器，减小阴极的压力。
55.根据该结构，本技术方案的氢系统，在阳极的压力升压后和阴极的压力减压后，即使阳极与阴极之间的压差降低，也能够进一步使阴极的压力减压，因此能够适当地维持两者的压差。
56.本公开的第8技术方案的氢系统，在第1～第7技术方案中任一方案的氢系统的基础上可以设为：压力调整器包含向阳极供给气体的气体供给器、和用于将含有压缩氢的阴极气体从阴极排出到与阳极不同的部位的第1阀，在将阳极的出口密封的状态下，控制器通过控制气体供给器向阳极供给气体来提升阳极的压力，控制器通过打开第1阀来降低阴极的压力。
57.根据该结构，本技术方案的氢系统，能够在将阳极的出口密封的状态下，通过利用向阳极供给的气体的供给压力，使阳极的压力适当升压。另外，第1阀作为用于使高压的阴极气体从阴极逸散到与阳极不同的部位的阀发挥作用。由此，本技术方案的氢系统，能够通过第1阀的打开而使阴极的压力适当减压。
58.本公开的第9技术方案的氢系统，在第5或第6技术方案的氢系统的基础上可以设为：压力调整器包含向阳极供给气体的气体供给器、和用于将含有压缩氢的阴极气体从阴极供给到阳极的第2阀，控制器通过打开第2阀而减小阴极的压力后，在将阳极的出口密封的状态下，通过控制气体供给器向阳极供给气体来提升阳极的压力。
59.根据该结构，本技术方案的氢系统，能够在将阳极的出口密封的状态下，通过利用向阳极供给的气体的供给压力，使阳极的压力适当升压。另外，本技术方案的氢系统，能够通过第2阀的打开而以阴极的压力接近阳极的压力的方式使阴极的压力减压。
60.在此，第2阀作为用于控制从阴极向阳极的阴极气体供给的阀发挥作用。由此，本技术方案的氢系统，通过使用第2阀从阴极向阳极供给阴极气体，与不进行阴极气体的供给的情况相比，为使阴极升压而由气体供给器向阳极供给的气体的供给量减少。
61.本公开的第10技术方案的氢系统，在第5或第7技术方案的氢系统的基础上可以设为：压力调整器具备用于将含有压缩氢的阴极气体从阴极供给到阳极的第2阀、和用于将阴极气体排出到与阳极不同的部位的第1阀，在将阳极的出口密封的状态下，控制器通过打开第2阀而提升阳极的压力后，通过打开第1阀来减小阴极的压力。
62.根据该结构，本技术方案的氢系统，能够通过第2阀的打开，在将阳极的出口密封的状态下，利用阴极气体的压力使阳极的压力适当升压后，通过第1阀的打开进一步使阴极的压力减压，由此使阳极的压力高于阴极的压力。
63.本公开的第11技术方案的氢系统，在第4和第8～第10技术方案中任一方案的氢系统的基础上可以设为：具备排出路径和第3阀，从阳极排出的含氢气体在排出路径中流动，第3阀设置在排出路径中，控制器通过关闭第3阀，使阳极的出口处于密封状态。
64.根据该结构，本技术方案的氢系统，通过将设置于排出路径的第3阀关闭，能够简单地使阳极的出口成为密封状态。
65.本公开的第12技术方案的氢系统，在第1～第3和第5～第7技术方案中任一方案的氢系统的基础上可以设为：控制器控制压力调整器，使阳极的压力小于1mpa。
66.根据该结构，本技术方案的氢系统，按以大气压为基准的表压(gauge pressure)计，通过使阳极的压力小于1mpa，与使阳极的压力按表压计为1mpa以上的情况相比，容易以低压规格构成含氢气体供给系统中的与阳极连接的部件、阳极的气体管线，从而能够降低装置的成本。
67.本公开的第13技术方案的氢系统，在第4和第8～第10技术方案中任一方案的氢系统的基础上可以设为：气体供给器供给与含氢气体不同的气体。
68.本公开的第14技术方案的氢系统，在第5～第7技术方案中任一方案涉及的氢系统的基础上可以设为：压力调整器包含对阳极与阴极之间施加电压的电压施加器，在将阳极的入口和出口密封的状态下，控制器控制电压施加器，对阳极与阴极之间施加与停止前相反的电压，由此提升阳极的压力，减小阴极的压力。
69.根据该结构，本技术方案的氢系统，在停止时，在将阳极的入口和出口密封的状态下，通过阳极与阴极之间的与停止前相反的电压施加，质子经由电解质膜从阴极移动到阳极，因此能够使阳极的压力升压，并且使阴极的压力减压。
70.本公开的第15技术方案的氢系统的运转方法，具备：通过对夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢移动到阴极，生成压缩氢的步骤；和氢系统停止时，在封住含氢气体从阳极流出的状态下，使阳极的压力高于阴极的压力的步骤。
71.由此，本技术方案的氢系统的运转方法，与以往相比能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
72.再者，关于本技术方案的氢系统的运转方法所发挥的作用效果的详细情况，能够参照第1技术方案的氢系统所发挥的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
73.本公开的第16技术方案的氢系统的运转方法，在第15技术方案的氢系统的运转方法的基础上可以设为：通过提升阳极的压力，使阳极的压力高于阴极的压力。
74.本公开的第17技术方案的氢系统的运转方法，在第15技术方案的氢系统的运转方法的基础上可以设为：通过提升阳极的压力并且减小阴极的压力，使阳极的压力高于阴极的压力。
75.关于本技术方案的氢系统的运转方法所发挥的作用效果，能够参照第5技术方案的氢系统所发挥的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
76.本公开的第18技术方案的氢系统的运转方法，在第16或第17技术方案的氢系统的运转方法的基础上可以设为：通过向阳极供给气体，提升阳极的压力。
77.关于本技术方案的氢系统的运转方法所发挥的作用效果，能够参照第4技术方案的氢系统所发挥的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
78.本公开的第19技术方案的氢系统的运转方法，在第17技术方案的氢系统的运转方法的基础上可以设为：通过将含有压缩氢的阴极气体从阴极排出，减小阴极的压力。
79.关于本技术方案的氢系统的运转方法所发挥的作用效果，能够参照第8或第9技术方案的氢系统所发挥的作用效果而容易地理解，因此省略说明。
80.本公开的第20技术方案的氢系统的运转方法，在第18技术方案的氢系统的运转方法的基础上可以设为：通过向阳极供给与含氢气体不同的气体，提升阳极的压力。
81.以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。以下说明的实施方式都只是表示上述各技术方案的一个例子。因此，以下示出的数值、形状、材料、构成要素、以及构成要素的配置位置和连接形态等都只是一个例子，只要没有记载于权利要求中，就不限定上述各技术方案。另外，关于以下的构成要素之中未记载于表示本技术方案的最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，在附图中，对于附带相同标记的要素有时会省略说明。附图中为了便于理解，示意性地示出各个构成要素，因此关于形状和尺寸比例等有时并未准确地显示。另外，在工作中根据需要可以变更各工序的顺序等，并且可以追加其他公知的工序。
82.(第1实施方式)
83.在以下的实施方式中，对于具备作为上述压缩机的一个例子的电化学式氢泵的氢系统的结构和工作进行说明。另外，在以下的实施方式中，标记以大气压为基准的表压。
84.[装置结构]
[0085]
图1是表示第1实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0086]
图1所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20和控制器50。
[0087]
在此，电化学式氢泵100具备电解质膜10、阳极an和阴极ca。另外，电化学式氢泵100可以包含将多个mea(单元)层叠而成的单元组(stack)。详细情况会在后面进行说明。
[0088]
阳极an设置在电解质膜10的一侧的主面。阳极an是包含阳极催化剂层和阳极气体扩散层的电极。阴极ca设置于电解质膜10的另一侧的主面。阴极ca是包含阴极催化剂层和阴极气体扩散层的电极。由此，电解质膜10以与阳极催化剂层和阴极催化剂层分别接触的
方式，被阳极an和阴极ca夹持。
[0089]
电解质膜10只要是具备质子传导性的膜，则可以是任意结构。例如，作为电解质膜10，可举出氟系高分子电解质膜、烃系电解质膜等。具体而言，作为电解质膜10，例如可以使用nafion(注册商标，杜邦公司制)、aciplex(注册商标，旭化成株式会社制)等，但不限定于此。
[0090]
阳极催化剂层设置于电解质膜10的一侧的主面。阳极催化剂层包含能够以分散状态担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
[0091]
阴极催化剂层设置于电解质膜10的另一侧的主面。阴极催化剂层包含能够以分散状态担载催化剂金属(例如铂)的碳，但不限定于此。
[0092]
关于阴极催化剂层和阳极催化剂层，作为催化剂的调制方法，可举出各种方法，不特别限定。例如，作为碳系粉末，可举出石墨、炭黑、具有导电性的活性炭等的粉末。对于在碳载体上担载铂或其他催化剂金属的方法没有特别限定。例如，可以采用粉末混合或液相混合等方法。作为后者的液相混合，例如可举出在催化剂成分胶态液体中使碳等载体分散、吸附的方法等。对于铂等催化剂金属在碳载体上的担载状态没有特别限定。例如，可以使催化剂金属微粒化并高分散地担载于载体。
[0093]
阴极气体扩散层设置于阴极催化剂层上。阴极气体扩散层由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阴极气体扩散层优选具备能够适当地追随在电化学式氢泵100的工作时由于阴极ca与阳极an之间的压差而产生的构成部件的位移、变形的弹性。作为阴极气体扩散层的基材，例如可以使用碳纤维烧结体等，但并不限定于此。
[0094]
阳极气体扩散层设置在阳极催化剂层上。阳极气体扩散层由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。阳极气体扩散层优选具备在电化学式氢泵100的工作时能够承受由上述压差导致的电解质膜10的挤压的程度的刚性。作为阳极气体扩散层的基材，例如可以使用碳粒子烧结体和钛烧结体等，但不限定于此。
[0095]
以上这样的电化学式氢泵100，是通过对夹持电解质膜10而设置的阳极an与阴极ca之间施加电压而使被供给到阳极an的含氢气体中的氢向阴极ca移动，生成压缩氢的装置。另外，上述含氢气体例如可以是通过水的电解而生成的氢气，也可以是通过碳化氢气体的改性反应而生成的改性气体。另外，上述电压可以由未图示的电压施加器施加。这样的电压施加器的具体例在第7实施方式中进行说明。
[0096]
压力调整器20是至少调整阳极an的压力的装置。压力调整器20只要能够调整阳极an的压力，则可以是任意结构。另外，这样的压力调整器20的具体例在本实施方式的第3实施例中进行说明。
[0097]
控制器50，在停止时，在封住含氢气体从阳极an流出的状态下，控制压力调整器20，使阳极an的压力高于阴极ca的压力。另外，此时阴极ca的出口通过由控制器50关闭阴极阀(未图示)而被密封。控制器50可以控制氢系统200的整体的工作。在此，“停止时”是指从电化学式氢泵100的阴极ca向氢需求体(未图示)停止供给包含压缩氢的阴极气体之后。另外，作为氢需求体，例如可举出氢储藏器、氢基础设施的配管、燃料电池等。作为氢储藏器，例如可举出氢气瓶等。另外，“阳极an的压力”和“阴极ca的压力”分别是指与阳极an连通的气体流路和与阴极ca连通的气体流路各自的压力。用于实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”的具体例会在后面进行说明。
[0098]
控制器50例如具备运算电路(未图示)和存储控制程序的存储电路(未图示)。作为运算电路，例如可举出mpu、cpu等。作为存储电路，例如可举出存储器等。控制器50可以由进行集中控制的单独的控制器构成，也可以由相互协作进行分散控制的多个控制器构成。
[0099]
在此，虽然附图中没有示出，但可以适当设置在氢系统200的氢压缩工作中所需的部件和设备。
[0100]
例如，在电化学式氢泵100中，可以由一对隔板分别从外侧夹持阳极an和阴极ca。该情况下，与阳极an接触的隔板是用于向阳极an供给含氢气体的导电性的板状的部件。该板状的部件具备供于向阳极an供给的含氢气体流动的蜿蜒状(蛇形)的气体流路。与阴极ca接触的隔板是用于从阴极ca导出氢的导电性的板状的部件。该板状的部件具备供于从阴极ca导出的氢流动的气体流路。
[0101]
另外，在电化学式氢泵100中，通常为了不使高压的氢向外部泄漏，从单元的两侧设置垫片等密封材料，与电化学式氢泵100的单元一体化而预先组装。并且，在该单元的外侧配置有用于将其机械固定，并将相邻的单元彼此相互电串联的上述隔板。
[0102]
通常的层叠结构是将单元与隔板交替重叠，层叠大致10～200个单元，将其层叠体(单元组)隔着集电板和绝缘板而由端板夹持，并用紧固杆将两个端板紧固。再者，该情况下，为了向隔板各自的气体流路供给适量的含氢气体，需要在各个隔板中，从适当的管路分支出槽状的分支路径，将它们的下游端构成为与隔板各自的气体流路的一侧的端部连结。另外，为了从隔板各自的气体流路排出适量的含氢气体，需要在各个隔板中，从适当的管路分支出槽状的分支路径，将它们的上游端构成为与隔板各自的气体流路的另一侧的端部连结。另外，为了从隔板各自的阴极排出高压的阴极气体，需要在各个隔板中，从适当的管路分支出槽状的分支路径，将它们的上游端构成为与隔板各自的阴极连结。
[0103]
将以上这样的管路称为歧管(集流管)，歧管例如通过设置在构成单元组的各部件的适当位置的贯通孔的连接而构成。
[0104]
另外，氢系统200可以设有检测单元的温度的温度检测器、调整单元的温度的温度调整器、调整向阳极an供给的含氢气体的露点的露点调整器等。
[0105]
再者，以上的未图示的部件和设备只是例示，并不限定于本例。
[0106]
[工作]
[0107]
以下，参照附图对氢系统200的氢压缩工作的一个例子进行说明。以下的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行以下的工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0108]
首先，向电化学式氢泵100的阳极an供给低压且高湿度的含氢气体，并且将未图示的电压施加器的电压向电化学式氢泵100供电。于是，在阳极an的阳极催化层中，氢分子分离成质子和电子(式(1))。质子在电解质膜10内传导并移动至阴极催化剂层。电子通过电压施加器移动至阴极催化剂层。
[0109]
然后，在阴极催化剂层中，再次生成氢分子(式(2))。另外，已知质子在电解质膜10内移动时，预定水量的水作为电渗透水伴随质子从阳极an到达阴极ca。
[0110]
此时，例如在电化学式氢泵100的阴极ca生成的高压的压缩氢，通过未图示的阴极气体导出流路向未图示的氢储藏器供给的情况下，利用设置于阴极气体导出流路的背压
阀、调整阀(未图示)等，使阴极气体导出流路的压力损失增加，由此能够将在阴极ca生成的氢(h2)压缩。在此，使阴极气体导出流路的压力损失增加，与减小设置于阴极气体导出流路的背压阀、调整阀的开度相对应。
[0111]
阳极：h2(低压)
→
2h
+
+2e-···
(1)
[0112]
阴极：2h
+
+2e-→
h2(高压)
···
(2)
[0113]
这样，在氢系统200中，通过对夹持电解质膜10而设置的阳极an与阴极ca之间施加电压，进行使被供给到阳极an的含氢气体中的氢向阴极ca移动，生成压缩氢的工作。在阴极ca生成的包含压缩氢的阴极气体，例如在将阴极气体中的水分和杂质等除去之后，暂时储藏于氢储藏器。
[0114]
接着，停止氢系统200的运转。具体而言，例如通过关闭设置于阴极气体导出流路的背压阀、调整阀，停止从电化学式氢泵100的阴极ca向氢储藏器供给阴极气体。
[0115]
在此，电化学式氢泵100例如是用于燃料电池叉车的压缩器的情况下，通常会在阴极ca侧存在约40mpa左右的高压的阴极气体。另外，会在阳极an侧存在约0.1mpa左右的低压且高湿度(例如约50℃左右的饱和水蒸气压、相对湿度100％时，气体中的约12％左右的水蒸气含量)的含氢气体。因此，在本实施方式的氢系统200中，在氢系统200的停止时，进行使阳极an的压力高于阴极ca的压力的工作。
[0116]
另外，由氢储藏器储藏的阴极气体可以适时地向燃料电池等供给。
[0117]
如上所述，本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法，与以往相比能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
[0118]
具体而言，本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法，在停止时，在封住含氢气体从阳极an流出的状态下，控制压力调整器20以使得阳极an的压力高于阴极ca的压力。由此，在氢系统200的停止时，能够抑制水从阴极ca向阳极an逆扩散。另外，在阳极an产生冷凝水的情况下，通过阳极an与阴极ca之间的压差，能够使冷凝水从阳极an扩散到阴极ca。因此，本实施方式的氢系统200难以在阳极an发生溢流，从而能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
[0119]
另外，为了抑制在阳极an发生溢流，设想过像专利文献1那样在停止时对阳极an进行气体吹扫操作，或者假如在停止时在阳极an发生了溢流的情况下，在氢系统200的再启动时进行用于消除该溢流的气体吹扫操作。但是，本实施方式的氢系统200，通过使阳极an的压力高于阴极ca的压力，如上所述，能够使存在于阳极的水向阴极ca扩散，或减轻水从阴极ca向阳极an的逆扩散。因此，本实施方式的氢系统200，能够不进行上述停止时或再启动时的气体吹扫操作。另外，即使在进行上記任一项气体吹扫操作的情况下，本实施方式的氢系统200也能够缩短气体吹扫操作的期间。
[0120]
另外，在氢系统200的停止时，如果阴极ca的压力高于阳极an的压力，则由于水从阴极ca向阳极an的逆扩散，在阴极ca侧的电解质膜10的部分有可能发生干湿的变化。于是，在该电解质膜10的部分通过反复溶胀和收缩有可能导致电解质膜10的耐久性降低。但是，本实施方式的氢系统200，在氢系统200的停止时，通过使阳极an的压力高于阴极ca的压力，能够减轻以上的不良情况。
[0121]
(第1实施例)
[0122]
本实施例的氢系统200和氢系统200的运转方法，除了以下说明的控制器50的控制
内容以外，与第1实施方式的氢系统200相同。
[0123]
控制器50在氢系统200的停止时，通过控制压力调整器20提升阳极an的压力，使阳极an的压力高于阴极ca的压力。
[0124]
另外，本实施例的氢系统200和氢系统200的运转方法所发挥的作用效果，与第1实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法所发挥的作用效果相同，因此省略说明。
[0125]
本实施例的氢系统200和氢系统200的运转方法，除了上述特征以外，可以与第1实施方式相同。
[0126]
(第2实施例)
[0127]
本实施例的氢系统200，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第1实施方式的氢系统200相同。
[0128]
控制器50在氢系统200的停止时，控制压力调整器20提升阳极an的压力后，当阳极an与阴极ca的压差降低时，控制器50控制压力调整器20提升阳极an的压力。
[0129]
通过以上，本实施例的氢系统200，在阳极an的压力提升后，即使阳极an与阴极ca之间的压差降低，也能够进一步使阳极an的压力提升，因此能够适当维持两者的压差。
[0130]
例如，在提升阳极an的压力后，如果电化学式氢泵100的温度随时间经过而降低，存在于阳极an的含氢气体中的水蒸气有可能冷凝。于是，随着存在于阳极an的含氢气体的气体分子摩尔量的减少，压力减少，由此导致阳极an与阴极ca的压差降低，有可能减小水从阳极an向阴极ca的扩散效果或水从阴极ca向阳极an的逆扩散的抑制效果，但本技术方案的氢系统200，通过上述结构，能够降低上述效果减小的可能性。
[0131]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式或第1实施方式的第1实施例相同。
[0132]
(第3实施例)
[0133]
图2是表示第1实施方式的第3实施例的氢系统的一个例子的图。
[0134]
图2所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极供给路径21、阳极入口阀27和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。
[0135]
阳极供给路径21是供于向电化学式氢泵100的阳极an供给的气体流动的流路。
[0136]
压力调整器20是包含气体供给器20a的装置。另外，气体供给器20a设置于阳极供给路径21。气体供给器20a是向阳极an供给气体的装置。气体供给器20a只要能够向阳极an供给气体，则可以是任意结构。作为气体供给器20a，例如可举出泵、开关阀、减压阀。另外，气体供给器20a为开关阀或减压阀时，阳极供给路径21与具有预定的供给压力的气体供给源连接。作为具有预定的供给压力的气体供给源，可例示气瓶。另外，气体供给器20a可以向阳极an供给上述含氢气体，也可以供给与含氢气体不同的气体。后者的详细情况会在第6实施方式中进行说明。
[0137]
阳极入口阀27是设置于比压力调整器20靠上游的阳极供给路径21的阀。阳极入口阀27只要能够切断这样的阳极供给路径21，则可以是任意结构。作为阳极入口阀27，例如可以使用由氮气或空气等驱动的驱动阀或电磁阀等，但不限定于此。
[0138]
本实施例中，在将阳极an的出口密封的状态下，控制器50控制气体供给器20a向阳极an的入口供给气体，由此提升阳极an的压力。在提升阳极an的压力后，设置于阳极供给路
径21的阳极入口阀27关闭。
[0139]
在此，本实施例中，向阳极an的入口供给气体时，通过成为“将阳极an的出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。另外，例如在向阳极an的入口供给气体时，如果与阳极an的出口连通的阳极排出路径被切断，则能够成为“将阳极an的出口密封的状态”。这样的阳极排出路径的切断，可以通过设置于阳极排出路径的阳极出口阀进行。阳极排出路径和阳极出口阀的具体例会在第3实施方式中进行说明。
[0140]
通过以上，本实施例的氢系统200和氢系统200的运转方法，在将阳极an的出口密封的状态下，通过利用向阳极an供给的气体的供给压力，能够使阳极an的压力适当地提升。
[0141]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式和第1实施方式的第1实施例～第2实施例中的任一氢系统200相同。
[0142]
(第2实施方式)
[0143]
图3是表示第2实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0144]
图3所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。
[0145]
压力调整器20是调整阳极an和阴极ca的压力的装置。压力调整器20只要能够调整阳极an和阴极ca的压力，则可以是任意结构。另外，这样的压力调整器20的具体例会在本实施方式的第3实施例中进行说明。
[0146]
本实施方式中，控制器50在氢系统200的停止时，控制压力调整器20提升阳极an的压力并且减小阴极ca的压力，由此使阳极an的压力高于阴极ca的压力。
[0147]
通过以上，本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法，与仅通过阴极ca的压力减压而使阳极an的压力高于阴极ca的压力的情况、或仅通过阳极an的压力升压而使阳极an的压力高于阴极ca的压力的情况相比，更容易维持阳极an与阴极ca之间的压差。由此，本实施方式的氢系统200，能够进一步抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低。
[0148]
另外，提升阳极an的压力的工作和减小阴极ca的压力的工作的顺序是任意的。可以如本实施方式的第3实施例那样，在进行减小阴极ca的压力的工作之后进行提升阳极an的压力的工作，可以如本实施方式的变形例那样，以与上述相反的顺序进行这些工作，也可以使这些工作在时间上重叠地执行。
[0149]
本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法，除了上述特征以外，可以与第1实施方式和第1实施方式的第1实施例～第3实施例中的任一者相同。
[0150]
(第1实施例)
[0151]
本实施例的氢系统200，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第2实施方式的氢系统200相同。
[0152]
控制器50控制压力调整器20提升阳极an的压力并且减小阴极ca的压力后，当阳极an与阴极ca的压差降低时，控制器50控制压力调整器20提升阳极an的压力。
[0153]
通过以上，本实施例的氢系统200，在阳极an的压力升压后和阴极ca的压力减压后，即使阳极an与阴极ca之间的压差降低，也能够进一步使阳极an的压力提升，因此能够适当地维持两者的压差。
[0154]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例和第2实施方式中的任一者相同。
[0155]
(第2实施例)
[0156]
本实施例的氢系统200，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第2实施方式的氢系统200相同。
[0157]
控制器50控制压力调整器20提升阳极an的压力并且减小阴极ca的压力后，当阳极an与阴极ca的压差降低时，控制器50控制压力调整器20减小阴极ca的压力。
[0158]
通过以上，本实施例的氢系统200，在阳极an的压力升压后和阴极ca的压力减压后，即使阳极an与阴极ca之间的压差降低，也能够进一步使阴极ca的压力减小，因此能够适当维持两者的压差。
[0159]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式和第2实施方式的第1实施例中的任一者相同。
[0160]
(第3实施例)
[0161]
图4是表示第2实施方式的第3实施例的氢系统的一个例子的图。
[0162]
图4所示的例子中，本实施例的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极入口阀27和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。阳极供给路径21和阳极入口阀27与第1实施方式的第3实施例相同。
[0163]
压力调整器20是包含气体供给器20a和阴极阀20b的装置。在此，气体供给器20a与第1实施方式的第3实施例相同。
[0164]
阴极阀20b是用于将包含压缩氢的阴极气体从阴极ca排出到与阳极an不同的部位的阀。阴极阀20b只要能够将阴极气体排出到与阳极an不同的部位，则可以是任意结构。作为与阳极an不同的部位，例如可举出大气中等，但不限定于此。
[0165]
作为阴极阀20b，例如可举出开关阀、控制阀开度的调整阀等。调整阀可以是压力调整阀，也可以是流量调整阀。作为阴极阀20b，例如可以使用由氮气或空气等驱动的驱动阀或电磁阀等，但不限定于此。另外，阴极阀20b对应于本公开的“第1阀”的一个例子。
[0166]
阳极排出路径22是供于从电化学式氢泵100的阳极an排出的气体流动的流路。阴极阀20b设置于阳极排出路径22。
[0167]
本实施例中，在将阳极an的出口密封的状态下，控制器50通过控制气体供给器20a向阳极an的入口供给气体来提升阳极an的压力，控制器50通过打开阴极阀20b来减小阴极ca的压力。
[0168]
在此，本实施例中，在向阳极an的入口供给气体时，通过成为“将阳极an的出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。另外，例如在向阳极an的入口供给气体时，如果与阳极an的出口连通的阳极排出路径被切断，则能够成为“将阳极an的出口密封的状态”。这样的阳极排出路径的切断，可以通过设置于阳极排出路径的阳极出口阀来进行。阳极排出路径和阳极出口阀的具体例会在第3实施方式中进行说明。
[0169]
图5是表示第2实施方式的第3实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。图5所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0170]
当氢系统200的停止控制开始时，停止从电化学式氢泵100的阴极ca向氢需求体(未图示)供给阴极气体。此时，阴极阀20b为关闭状态，且气体供给器20a的工作停止。另外，
此时阳极入口阀27可以打开也可以关闭，本例中对阳极入口阀27处于打开状态的情况进行说明。
[0171]
首先，在步骤s1中打开阴极阀20b。然后，在步骤s2中，从阴极阀20b的打开时起经过“预定时间a”后，在步骤s3中关闭阴极阀20b。作为步骤s2的“预定时间a”，例如可举出约1秒～约1小时中的任意时间，但不限定于此。此时，作为步骤s2的“预定时间a”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。但以上的工作只是例示，并不限定于本例。例如，也可以代替步骤s2的“预定时间a”，基于阴极ca的压力来执行上述工作。本工作的详细情况会在第4实施方式中进行说明。
[0172]
在步骤s1～步骤s3中，如果阴极阀20b为开关阀，则可以通过反复进行阴极阀20b的开关操作来逐渐减小阴极ca的压力。另外，如果阴极阀20b为压力调整阀或流量调整阀，则可以通过基于阀开度进行压力调整和流量调整来逐渐减小阴极ca的压力。另外，逐渐减小阴极ca的压力的理由是，如果将阴极ca的压力一下开放，则电化学式氢泵100中的高压规格的设备、部件有可能会破损。
[0173]
接着，在步骤s4中，气体供给器20a工作。然后，在步骤s5中，从气体供给器20a的工作时起经过“预定时间b”后，在步骤s6中停止气体供给器20a的工作，并且在步骤s16中关闭阳极入口阀27。作为步骤s5的“预定时间b”，例如可举出约10秒～约300秒中的任意时间，但不限定于此。此时，作为步骤s5的“预定时间b”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。另外，以上的工作只是例示，并不限定于本例。例如，也可以代替步骤s2的“预定时间b”，基于阳极an与阴极ca之间的压差来执行上述工作。本工作的详细情况会在第4实施方式中进行说明。
[0174]
这样，氢系统200的停止控制完毕。
[0175]
通过以上，本实施例的氢系统200，在将阳极an的出口密封的状态下，通过利用向阳极an供给的气体的供给压力，能够使阳极an的压力适当地升压。另外，阴极阀20b作为用于使高压的阴极气体从阴极ca逸散到与阳极an不同的部位的阀发挥作用。由此，本实施例的氢系统200，能够通过阴极阀20b的打开而使阴极ca的压力适当地减压。
[0176]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式和第2实施方式的第1实施例～第2实施例中的任一者相同。
[0177]
(第4实施例)
[0178]
图6是表示第2实施方式的第4实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。图6所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0179]
在此，图6的步骤s1～步骤s16的内容与图5的步骤s1～步骤s16相同，因此省略详细说明。
[0180]
首先，在步骤s7中，从氢系统200的停止控制完成时起经过“预定时间c”后，在步骤s26中打开阳极入口阀27，在步骤s104中气体供给器20a工作。然后，从气体供给器20a的工作时起，在步骤s105中经过“预定时间bb”后，在步骤s106中停止气体供给器20a的工作，并且在步骤s116中关闭阳极入口阀27。作为步骤s7的“预定时间c”，例如可举出约1小时，但不
限定于此。此时，作为步骤s7的“预定时间c”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。另外，图5的步骤s105的“预定时间bb”与图4的步骤s5的“预定时间b”是同样的。然后，氢系统200可以适时地开始进行启动控制。
[0181]
通过以上，本实施例的氢系统200，在阴极ca的压力减压后和阳极an的压力升压后，即使由于电化学式氢泵100的温度随着经过预定时间c而降低，导致阳极an与阴极ca之间的压差降低，也能够进一步使阳极an的压力提升，因此能够适当地维持两者的压差。
[0182]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式和第2实施方式的第1实施例～第3实施例中的任一者相同。
[0183]
(第5实施例)
[0184]
图7是表示第2实施方式的第5实施例的氢系统的工作的一个例子的流程图。图7所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0185]
在此，图7的步骤s1～步骤s16的内容与图5的步骤s1～步骤s16相同，因此省略详细说明。
[0186]
在步骤s7中，从氢系统200的停止控制完成时起经过“预定时间c”后，在步骤s101中打开阴极阀20b。然后，在步骤s102中，从阴极阀20b的打开时起经过“预定时间aa”后，在步骤s103中关闭阴极阀20b。作为步骤s7的“预定时间c”，例如可举出约1小时，但不限定于此。此时，作为步骤s7的“预定时间c”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。图7的步骤s102的“预定时间aa”例如可举出约60秒，但不限定于此。此时，作为步骤s102的“预定时间aa”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。然后，氢系统200可以适时地开始进行启动控制。
[0187]
通过以上，本实施例的氢系统200，在阴极ca的压力减压后和阳极an的压力升压后，即使由于电化学式氢泵100的温度随着经过预定时间c而降低，导致阳极an与阴极ca之间的压差降低，也能够进一步使阴极ca的压力减小，因此能够适当地维持两者的压差。
[0188]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式和第2实施方式的第1实施例～第4实施例中的任一者相同。
[0189]
(变形例)
[0190]
图8是表示第2实施方式的变形例的氢系统的工作的一个例子的流程图。图8所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0191]
第2实施方式的第3实施例中，如图5所示，步骤s1～步骤s3的工作在步骤s4～步骤s16的工作之前进行，本变形例中，如图8所示，步骤s4～步骤s16的工作在步骤s1～步骤s3的工作之前进行。
[0192]
图8的步骤s4～步骤s16和步骤s1～步骤s3的内容，除了上述步骤的顺序以外，分别与图5的步骤s4～步骤s16和步骤s1～步骤s3相同。另外，本变形例的氢系统200所发挥的
作用效果与第2实施方式的第3实施例的氢系统200所发挥的作用效果相同。因此省略其说明。
[0193]
本实施例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式和第2实施方式的第1实施例～第5实施例中的任一者相同。
[0194]
(第3实施方式)
[0195]
图9是表示第3实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0196]
图9所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阴极排出路径24、阳极入口阀27和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。另外，压力调整器20和阳极入口阀27与第2实施方式的第3实施例相同。另外，以下的例子中，对于通过气体供给器20a向阳极an供给含氢气体的情况进行说明，但并不限定于此。也就是说，本例中，阳极供给路径21是供于向电化学式氢泵100的阳极an供给的含氢气体流动的流路。在电化学式氢泵100具备上述单元组的情况下，阳极供给路径21的下游端例如可以与含氢气体导入用的歧管连通。另外，阳极供给路径21的上游端例如可以与含氢气体供给源(未图示)连接。另外，作为含氢气体的供给源，例如可举出改性装置、水电解装置、氢气瓶等。另外，本例中，阳极排出路径22是供于从电化学式氢泵100的阳极an排出的含氢气体流动的流路。在电化学式氢泵100具备上述单元组的情况下，阳极排出路径22的上游端例如可以与含氢气体导出用的歧管连通。
[0197]
阳极出口阀23是设置于阳极排出路径22的阀。阳极出口阀23只要能够切断阳极排出路径22，则可以是任意结构。作为阳极出口阀23，例如可以使用由氮气或空气等驱动的驱动阀或电磁阀等，但并不限定于此。另外，阳极出口阀23对应于本公开的“第3阀”的一个例子。
[0198]
阴极排出路径24是供于从电化学式氢泵100的阴极ca排出的阴极气体流动的流路。另外，阴极阀20b设置于阴极排出路径24。在电化学式氢泵100具备上述单元组的情况下，阴极排出路径24的上游端例如可以与阴极气体导出用的歧管连通。
[0199]
本实施方式中，控制器50通过使阳极出口阀23关闭而成为将阳极an的出口密封的状态。
[0200]
图10是表示第3实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。图10所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0201]
在此，图10的步骤s1、步骤s2和步骤s4～步骤s16的内容与图5的步骤s1、步骤s2和步骤s4～步骤s16相同，因此省略详细说明。另外，在氢系统200的停止控制开始时，阴极阀20b处于关闭状态，且阳极出口阀23处于关闭状态。另外，气体供给器20a的工作停止。阳极入口阀27可以打开也可以关闭，本例对阳极入口阀27处于打开状态的情况进行说明。
[0202]
在步骤s2中，从阴极阀20b的打开时起经过“预定时间a”后，在步骤s31中关闭阴极阀20b。由此，将阳极an的出口密封。
[0203]
通过以上，本实施方式的氢系统200，通过将设置于阳极排出路径22的阳极出口阀23关闭，能够简单地使阳极an的出口成为密封状态。
[0204]
本实施方式的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例和第2实施方式的变形例中的任一者相同。
[0205]
(第4实施方式)
[0206]
图11是表示第4实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0207]
图11所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阴极排出路径24、阳极入口阀27、第1压力计30、第2压力计31和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。另外，压力调整器20、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阳极入口阀27和阴极排出路径24与第3实施方式相同。另外，以下的例子中，对于通过气体供给器20a向阳极an供给含氢气体的情况进行说明，但并不限定于此。
[0208]
第1压力计30是用于计测阳极an的压力(以下称为阳极压力)的传感器。第1压力计30只要能够计测阳极压力，则可以是任意结构。图11所示的例子中，第1压力计30设置于比气体供给器20a靠下游的阳极供给路径21。
[0209]
第2压力计31是用于计测阴极ca的压力(以下称为阴极压力)的传感器。第2压力计31只要能够计测阴极压力，则可以是任意结构。图11所示的例子中，第2压力计31设置于比阴极阀20b靠上游的阴极排出路径24。
[0210]
图12是表示第4实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。图12所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0211]
在此，图12的步骤s1、步骤s31、步骤s4、步骤s6和步骤s16的内容与图10的步骤s1、步骤s31、步骤s4、步骤s6和步骤s16相同，因此省略详细说明。另外，在氢系统200的停止控制开始时，阴极阀20b处于关闭状态，且阳极出口阀23处于关闭状态。另外，气体供给器20a的工作停止。阳极入口阀27可以打开也可以关闭，本例对阳极入口阀27处于打开状态的情况进行说明。
[0212]
在步骤s1中使阴极阀20b处于打开状态，在步骤s21中判定阴极压力是否达到预定值a以下。作为步骤s21的“预定值a”，例如可举出约0.01mpa～0.1mpa中任意的表压，但并不限定于此。
[0213]
在此，在阴极压力超过预定值a的情况(在步骤s21中为“否”的情况)下，维持将阴极阀20b打开的状态。如果阴极压力达到预定值a以下(在步骤s21中为“是”的情况)，向下一步骤s31推进，在步骤s31中关闭阴极阀20b。
[0214]
在步骤s4中使气体供给器20a处于工作状态，在步骤s51中判定阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”是否达到预定值b。作为步骤s51的“预定值b”，例如可举出约0.01mpa～1mpa中的任意表压，但并不限定于此。
[0215]
在此，在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”没有达到预定值b的情况(在步骤s51中为“否”的情况)下，维持使气体供给器20a工作的状态。在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”达到预定值b的情况(在步骤s51中为“是”的情况)下，向下一步骤s6推进，在步骤s6中停止气体供给器20a的工作。
[0216]
通过以上，本实施方式的氢系统200，能够基于由第1压力计30计测的阴极压力，适当地知道关闭阴极阀20b的定时。另外，本实施方式的氢系统200，能够基于由第1压力计30和第2压力计31计测的阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”，适当地知道停止气体供给器20a的工作的定时。
[0217]
另外，本实施方式的氢系统200，按照以大气压为基准的表压计，通过使阳极压力小于1mpa，与使阳极压力按表压计成为1mpa以上的情况相比，容易以低压规格构成含氢气体供给系统中的与阳极an连接的部件、阳极an的气体管线，从而能够降低装置的成本。
[0218]
以上的预定值a和预定值b只是例示，并不限定于本例。也就是说，在本实施方式的氢系统200中，在氢系统200的停止时，只要满足阳极压力高于阴极压力这一条件，则预定值a和预定值b可以设定为任意数值。例如，在电化学式氢泵100为用于燃料电池叉车的压缩器的情况下，通常在阴极ca侧会存在约40mpa左右的高压的阴极气体。因此，预定值a和预定值b可以不必设定为小于1mpa的大气压附近的值。
[0219]
本实施方式的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例和第3实施方式中任一者相同。
[0220]
(第5实施方式)
[0221]
图13是表示第5实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0222]
图13所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阳极入口阀27、阴极排出路径24、连通路径25、第1压力计30、第2压力计31和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。另外，阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阳极入口阀27和阴极排出路径24与第3实施方式相同。另外，第1压力计30和第2压力计31与第4实施方式相同。
[0223]
压力调整器20具备气体供给器20a、阴极阀20b和连通阀20c。在此，气体供给器20a与第1实施方式的第3实施例相同。另外，阴极阀20b与第2实施方式的第3实施例相同。另外，在以下的例子中，对于通过气体供给器20a向阳极an供给含氢气体的情况进行说明，但并不限定于此。
[0224]
连通阀20c是用于从阴极ca向阳极an供给阴极气体的阀。连通阀20c只要能够从阴极ca向阳极an供给阴极气体，则可以是任意结构。作为连通阀20c，例如可以使用由氮气或空气等驱动的驱动阀或电磁阀等，但不限定于此。另外，连通阀20c对应于本公开的“第2阀”的一个例子。
[0225]
连通阀20c设置于连通路径25。在电化学式氢泵100具备上述单元组的情况下，连通路径25的上游端例如可以与阴极气体导出用的歧管连通。连通路径25的下游端例如可以与含氢气体导入用的歧管连通。图13所示的例子中，连通路径25的下游端与比气体供给器20a靠下游的阳极供给路径21连接，并且连通路径25的上游端与比阴极阀20b靠上游的阴极排出路径24连接。
[0226]
本实施方式中，控制器50通过打开连通阀20c而减小阴极压力后，在将阳极an的出口密封的状态下控制气体供给器20a向阳极an的入口供给含氢气体，由此提升阳极压力。
[0227]
在此，本实施方式中，在从阴极ca向阳极an供给阴极气体时，通过成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。图13所示的例子
中，在打开连通阀20c时，如果设置于与阳极an的入口连通的阳极供给路径21的阳极入口阀27和设置于与阳极an的出口连通的阳极排出路径22的阳极出口阀23关闭，则能够成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”。
[0228]
另外，本实施方式中，在向阳极an的入口供给气体时，通过成为“将阳极an的出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。图13所示的例子中，在控制气体供给器20a向阳极an的入口供给气体时，如果设置于与阳极an的出口连通的阳极排出路径22的阳极出口阀23关闭，则能够成为“将阳极an的出口密封的状态”。
[0229]
图14是表示第5实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。图14所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0230]
在此，图14的步骤s1、步骤s21和步骤s31的内容与图12的步骤s1、步骤s21和步骤s31相同，因此省略详细的说明。虽然省略了图示，但图14的步骤s1、步骤s21和步骤s31的工作，是在步骤s8的连通阀20c打开之前，将阴极阀20b开闭预定时间的预备工作。这是由于在阴极ca侧存在高压的阴极气体的情况下，如果不进行以上的预备工作而打开连通阀20c，则有可能向低压规格的含氢气体供给系统供给高压的阴极气体。由此，该预备工作有时根据氢系统200的停止控制开始时存在于阴极ca的阴极气体的压力而并不需要。
[0231]
当氢系统200的停止控制开始时，停止从电化学式氢泵100的阴极ca向氢需求体(未图示)供给阴极气体。此时，阴极阀20b和连通阀20c处于关闭状态，且阳极出口阀23处于关闭状态。另外，气体供给器20a的工作停止。阳极入口阀27可以打开也可以关闭，本例对阳极入口阀27处于打开状态的情况进行说明。
[0232]
在此，在步骤s31中关闭阴极阀20b，并且在步骤s8中打开连通阀20c。另外，在步骤s8之前可以打开阳极出口阀23。在打开了阳极出口阀23的状态下，如果在步骤s8中打开连通阀20c，则存在于阳极an上的气体会被阴极气体吹扫。
[0233]
然后，在步骤s9中，从连通阀20c打开时起经过“预定时间d”后，在步骤s10中关闭连通阀20c。由此，从阴极ca向阳极an供给高压的阴极气体，其结果，能够控制为阳极压力与阴极压力接近相同压力。作为步骤s9的“预定时间d”，例如可举出约60秒～约30分钟中的任意时间，但并不限定于此。此时，作为步骤s9的“预定时间d”，可以采用由控制器50的计时器计测的时间。
[0234]
然后，在步骤s4中开始气体供给器20a的工作。此时，虽然省略了图示，但在连通阀20c的打开时阳极出口阀23处于打开状态的情况下，关闭阳极出口阀23。
[0235]
在步骤s4中使气体供给器20a处于工作状态，在步骤s51中判定阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”是否达到预定值b。作为步骤s51的“预定值b”，例如可举出约0.01mpa～1mpa中的任意表压，但并不限定于此。
[0236]
在此，在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”没有达到预定值b的情况(在步骤s51中为“否”的情况)下，维持使气体供给器20a工作的状态。在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”达到预定值b的情况(在步骤s51中为“是”的情况)下，向下一步骤s6推进，在步骤s6中停止气体供给器20a的工作，并且在步骤s16中关闭阳极入口阀27。
[0237]
如上所述，本实施方式的氢系统，在将阳极an的出口密封的状态下，通过利用向阳
极an供给的含氢气体的供给压力，能够使阳极压力适当地升压。另外，本实施方式的氢系统200，通过连通阀20c的打开，能够以阴极压力接近阳极压力的方式使阴极压力减压。
[0238]
在此，连通阀20c作为用于控制从阴极ca向阳极an的阴极气体供给的阀发挥作用。由此，本实施方式的氢系统200，通过使用连通阀20c从阴极ca向阳极an供给阴极气体，与不进行阴极气体的供给的情况相比，为了使阴极ca升压而由气体供给器20a向阳极an供给的含氢气体的供给量减少。
[0239]
本实施方式的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例、第3实施方式和第4实施方式中的任一者相同。
[0240]
(变形例)
[0241]
本变形例的氢系统200，除了以下说明的控制器50的控制内容以外，与第5实施方式相同。
[0242]
在将阳极an的出口密封的状态下，控制器50通过打开连通阀20c提升阳极压力后，通过打开阴极阀20b减小阴极压力。
[0243]
在此，本变形例中，在从阴极ca向阳极an供给阴极气体时，通过成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。图13所示的例子中，在打开连通阀20c时，如果设置于与阳极an的入口连通的阳极供给路径21的阳极入口阀27和设置于与阳极an的出口连通的阳极排出路径22的阳极出口阀23关闭，则能够成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”。
[0244]
图15是表示第5实施方式的变形例的氢系统的工作的一个例子的流程图。图15所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0245]
第5实施方式中，如图14所示，在步骤s10中关闭连通阀20c后，进行步骤s4、步骤s51和步骤s6的工作，但在本变形例中，代替这些工作进行以下工作。
[0246]
在步骤s201使阴极阀20b处于打开状态，在步骤s51中判定阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”是否达到预定值b。作为步骤s51的“预定值b”，例如可举出约0.01mpa～1mpa中的任意表压，但并不限定于此。
[0247]
在此，在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”没有达到预定值b的情况(在步骤s51中为“否”的情况)下，维持使阴极阀20b打开的状态。在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”达到预定值b的情况(在步骤s51中为“是”的情况)下，向步骤s203推进，在步骤s203中关闭阴极阀20b。
[0248]
如上所述，本变形例的氢系统200，能够通过连通阀20c的打开，在将阳极an的出口密封的状态下，利用阴极气体的压力使阳极压力适当升压后，再通过阴极阀20b的打开进一步使阴极ca的压力减压，由此使阳极an的压力高于阴极ca的压力。
[0249]
本变形例的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例、第3实施方式、第4实施方式和第5实施方式中任一者相同。
[0250]
(第6实施方式)
[0251]
图16是表示第6实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0252]
图16所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23、阴极排出路径24、充气阀20ab、气体供给路径26、气体储藏器40、第1压力计30、第2压力计31和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。另外，阳极供给路径21、阳极排出路径22、阳极出口阀23和阴极排出路径24与第3实施方式相同。另外，第1压力计30和第2压力计31与第4实施方式相同。
[0253]
压力调整器20具备气体供给器20aa、充气阀20ab和阴极阀20b。在此，阴极阀20b与第2实施方式的第3实施例相同。
[0254]
气体供给器20aa是向阳极an供给与含氢气体不同的气体的装置。气体供给器20aa只要能够向阳极an供给与含氢气体不同的气体，则可以是任意结构。作为气体供给器20aa，例如可举出泵。另外，作为与含氢气体不同的气体，例如可举出氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、空气、城市煤气、液化石油气等。
[0255]
充气阀20ab设置于气体供给路径26，是用于从气体储藏器40向阳极an供给上述气体的阀。充气阀20ab和气体供给路径26只要能够从气体储藏器40向阳极an供给上述气体，则可以是任意结构。图16所示的例子中，气体供给路径26的上游端与气体储藏器40连接，气体供给路径26的下游端与气体供给器20aa连接，但并不限定于此。例如，在气体储藏器40内的气压为高压的情况下，气体供给路径26的下游端可以与比第1压力计30靠上游的阳极供给路径21连接。作为充气阀20ab，例如可以使用由氮气或空气等驱动的驱动阀或电磁阀等，但并不限定于此。
[0256]
图17是表示第6实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。图17所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0257]
在此，图17的步骤s1、步骤s21和步骤s31的内容与图12的步骤s1、步骤s21和步骤s31相同，因此省略详细说明。另外，在氢系统200的停止控制开始时，阴极阀20b和充气阀20ab处于关闭状态，且阳极出口阀23处于关闭状态。另外，气体供给器20aa的工作停止。
[0258]
在步骤s31中关闭阴极阀20b，并且在步骤s11中打开充气阀20ab。另外，在步骤s204中气体供给器20aa工作。于是，开始从气体储藏器40向阳极an供给气体。由此，通过向阳极an供给与含氢气体不同的气体，进行提升阳极压力的工作。
[0259]
在步骤s204中使气体供给器20aa处于工作状态，在步骤s51中判定阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”是否达到预定值b。作为步骤s51的“预定值b”，例如可举出约0.01mpa～1mpa中的任意表压，但并不限定于此。
[0260]
在此，在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”没有达到预定值b的情况(在步骤s51中为“否”的情况)下，维持使充气阀20ab打开的状态和使气体供给器20aa工作的状态。在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”达到预定值b的情况(在步骤s51中为“是”的情况)下，向下一步骤s206和步骤s12推进，在步骤s206中停止气体供给器20aa的工作，并且在步骤s12中关闭充气阀20ab。于是，停止从气体储藏器40向阳极an供给气体。
[0261]
另外，本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法所发挥的作用效果，可以通过参照第1实施方式～第4实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法所发挥的作用
效果而容易地理解，因此省略说明。
[0262]
本实施方式的氢系统200和氢系统200的运转方法，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例、第3实施方式、第4实施方式、第5实施方式和第5实施方式的变形例中任一者相同。
[0263]
(第7实施方式)
[0264]
图18是表示第7实施方式的氢系统的一个例子的图。
[0265]
图18所示的例子中，本实施方式的氢系统200具备电化学式氢泵100、压力调整器20、阳极出口阀23、阳极入口阀27和控制器50。在此，电化学式氢泵100与第1实施方式相同。阳极出口阀23和阳极入口阀27与第3实施方式相同。
[0266]
压力调整器20是包含电压施加器20d的装置。电压施加器20d是向阳极an与阴极ca之间施加电压的装置。电压施加器20d只要能够向阳极an与阴极ca之间施加电压，则可以是任意结构。由此，利用电压施加器20d在阳极an与阴极ca之间进行通电。另外，作为电压施加器20d，例如可举出dc/dc转换器、ac/dc转换器等。dc/dc转换器用于电压施加器20d与太阳能电池、燃料电池、蓄电池等直流电源连接的情况。ac/dc转换器用于电压施加器20d与商用电源等交流电源连接的情况。
[0267]
另外，电压施加器20d例如可以是调整对阳极an与阴极ca之间施加的电压、在阳极an与阴极ca之间流动的电流，以使得向电化学式氢泵100的单元供给的电力成为预定的设定值的电力型电源。
[0268]
本实施方式中，在氢系统200的停止时，在将阳极an的入口和出口密封的状态下，控制器50控制电压施加器20d，向阳极an与阴极ca之间施加与氢系统200的停止前相反的电压，由此提升阳极压力并减小阴极压力。具体而言，在氢系统200的停止前，电压施加器20d的高电位向阳极an施加，电压施加器20d的低电位向阴极ca施加，与此相对，在氢系统200的停止时，电压施加器20d的高电位向阴极ca施加，电压施加器20d的低电位向阳极an施加。
[0269]
在此，本实施方式中，向阳极an与阴极ca之间施加与氢系统200的停止前相反的电压时，通过成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”，实现“封住含氢气体从阳极an流出的状态”。另外，例如设置于与阳极an的入口连通的阳极供给路径的阳极入口阀27和设置于与阳极an的出口连通的阳极排出路径的阳极出口阀23关闭时，能够成为“将阳极an的入口和出口密封的状态”。
[0270]
图19是表示第7实施方式的氢系统的工作的一个例子的流程图。图19所示的工作例如可以由控制器50的运算电路从控制器50的存储电路中读取控制程序来进行。但并不是必须由控制器50进行本工作。也可以由操作者进行其中一部分的工作。在以下的例子中，对于由控制器50控制工作的情况进行说明。
[0271]
在此，图19的步骤s1和步骤s21的内容与图12的步骤s1和步骤s21相同，因此省略详细说明。另外，在氢系统200的停止控制开始时，阴极阀20b(参照图4)和阳极出口阀23处于关闭状态。阳极入口阀27可以打开也可以关闭，本例对阳极入口阀27处于打开状态的情况进行说明。另外，电压施加器20d的工作停止。
[0272]
在步骤s31a中关闭阴极阀20b，并且关闭阳极入口阀27。在该状态下，在步骤s13中使电压施加器20d工作，向阳极an与阴极ca之间施加与氢系统200的停止前相反的电压。由
此，在氢系统200的停止时，质子经由电解质膜10从阴极ca移动到阳极an。
[0273]
在步骤s13中使电压施加器20d处于工作状态，在步骤s51中判定阳极压力与阴极压力之间的压差“阳极压力﹣阴极压力”是否达到预定值b。作为步骤s51的“预定值b”，例如可举出约0.01mpa～1mpa中的任意表压，但并不限定于此。
[0274]
在此，在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”没有达到预定值b的情况(在步骤s51中为“否”的情况)下，维持使电压施加器20d工作的状态。在上述压差“阳极压力﹣阴极压力”达到预定值b的情况(在步骤s51中为“是”的情况)下，向下一步骤s14推进，在步骤s14中停止电压施加器20d的工作。
[0275]
通过以上，本实施方式的氢系统200，在氢系统200的停止时，在将阳极an的入口和出口密封的状态下，对阳极an与阴极ca之间施加与氢系统200的停止前相反的电压，由此使质子经由电解质膜10从阴极ca移动到阳极an，所以能够提升阳极压力并且减小阴极压力。
[0276]
本实施方式的氢系统200，除了上述特征以外，可以与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例、第3实施方式、第4实施方式、第5实施方式、第5实施方式的变形例和第6实施方式中任一者相同。
[0277]
第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第3实施例、第2实施方式、第2实施方式的第1实施例～第5实施例、第2实施方式的变形例、第3实施方式、第4实施方式、第5实施方式、第5实施方式的变形例、第6实施方式和第7实施方式，只要不彼此排斥，就可以相互组合。
[0278]
另外，本领域技术人员根据上述说明能够了解到本公开的许多改良和其他实施方式。因此，上述说明应该仅作为例示来解释，是为了将执行本公开的最佳方式教导给本领域技术人员而提供的。在不脱离本公开的主旨的情况下，可以对其结构和/或功能的详细情况进行实质变更。
[0279]
产业可利用性
[0280]
本公开的技术方案可以用于与以往相比能够抑制再启动时的氢压缩工作的效率降低的氢系统和氢系统的运转方法。
[0281]
附图标记说明
[0282]
10：电解质膜
[0283]
20：压力调整器
[0284]
20a：气体供给器
[0285]
20aa：气体供给器
[0286]
20ab：充气阀
[0287]
20b：阴极阀
[0288]
20c：连通阀
[0289]
20d：电压施加器
[0290]
21：阳极供给路径
[0291]
22：阳极排出路径
[0292]
23：阳极出口阀
[0293]
24：阴极排出路径
[0294]
25：连通路径
[0295]
26：气体供给路径
[0296]
27：阳极入口阀
[0297]
30：第1压力计
[0298]
31：第2压力计
[0299]
40：气体储藏器
[0300]
50：控制器
[0301]
100：电化学式氢泵
[0302]
200：氢系统
[0303]
an：阳极
[0304]
ca：阴极

技术特征：
1.一种氢系统，具备压缩机、压力调整器和控制器，夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加有电压，使被供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极，由所述压缩机生成压缩氢，所述压力调整器至少调整所述阳极的压力，氢系统停止时，所述控制器在封住含氢气体从所述阳极流出的状态下，控制所述压力调整器，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。2.根据权利要求1所述的氢系统，所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力，由此使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。3.根据权利要求2所述的氢系统，在所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力后，当所述阳极与所述阴极的压差降低时，所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力。4.根据权利要求1～3中任一项所述的氢系统，所述压力调整器包含向所述阳极供给气体的气体供给器，在将所述阳极的出口密封的状态下，所述控制器控制所述气体供给器向所述阳极供给气体，由此提升所述阳极的压力。5.根据权利要求1所述的氢系统，所述压力调整器调整所述阳极和所述阴极的压力，所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力并且减小所述阴极的压力，由此使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。6.根据权利要求5所述的氢系统，在所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力并且减小所述阴极的压力后，当所述阳极与所述阴极的压差降低时，所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力。7.根据权利要求5所述的氢系统，在所述控制器控制所述压力调整器，提升所述阳极的压力并且减小所述阴极的压力后，当所述阳极与所述阴极的压差降低时，所述控制器控制所述压力调整器，减小所述阴极的压力。8.根据权利要求5～7中任一项所述的氢系统，所述压力调整器包含向所述阳极供给气体的气体供给器、和用于将含有压缩氢的阴极气体从所述阴极排出到与所述阳极不同的部位的第1阀，在将所述阳极的出口密封的状态下，所述控制器通过控制所述气体供给器向所述阳极供给气体来提升所述阳极的压力，所述控制器通过打开所述第1阀来降低所述阴极的压力。9.根据权利要求5或6所述的氢系统，所述压力调整器包含向所述阳极供给气体的气体供给器、和用于将含有压缩氢的阴极气体从所述阴极供给到所述阳极的第2阀，所述控制器通过打开所述第2阀而减小所述阴极的压力后，在将所述阳极的出口密封的状态下，通过控制所述气体供给器向所述阳极供给气体来提升所述阳极的压力。10.根据权利要求5或7所述的氢系统，
所述压力调整器具备用于将含有压缩氢的阴极气体从所述阴极供给到所述阳极的第2阀、和用于将所述阴极气体排出到与所述阳极不同的部位的第1阀，在将所述阳极的出口密封的状态下，所述控制器通过打开所述第2阀而提升所述阳极的压力后，通过打开所述第1阀来减小所述阴极的压力。11.根据权利要求4、8～10中任一项所述的氢系统，具备排出路径和第3阀，从所述阳极排出的含氢气体在所述排出路径中流动，所述第3阀设置在所述排出路径中，所述控制器通过关闭所述第3阀，使所述阳极的出口处于密封状态。12.根据权利要求1～3、5～7中任一项所述的氢系统，所述控制器控制所述压力调整器，使所述阳极的压力小于1mpa。13.根据权利要求4、8～10中任一项所述的氢系统，所述气体供给器供给与所述含氢气体不同的气体。14.根据权利要求5～7中任一项所述的氢系统，所述压力调整器包含对所述阳极与所述阴极之间施加电压的电压施加器，在将所述阳极的入口和出口密封的状态下，所述控制器控制所述电压施加器，对所述阳极与所述阴极之间施加与停止前相反的电压，由此提升所述阳极的压力，减小所述阴极的压力。15.一种氢系统的运转方法，具备：通过对夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加电压，使被供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极，生成压缩氢的步骤；和氢系统停止时，在封住含氢气体从所述阳极流出的状态下，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力的步骤。16.根据权利要求15所述的氢系统的运转方法，通过提升所述阳极的压力，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。17.根据权利要求15所述的氢系统的运转方法，通过提升所述阳极的压力并且减小所述阴极的压力，使所述阳极的压力高于所述阴极的压力。18.根据权利要求16或17所述的氢系统的运转方法，通过向所述阳极供给气体，提升所述阳极的压力。19.根据权利要求17所述的氢系统的运转方法，通过将含有所述压缩氢的阴极气体从所述阴极排出，减小所述阴极的压力。20.根据权利要求18所述的氢系统的运转方法，通过向所述阳极供给与含氢气体不同的气体，提升所述阳极的压力。

技术总结
一种氢系统，具备压缩机、压力调整器和控制器，夹持电解质膜而设置的阳极与阴极之间施加有电压，使被供给到阳极的含氢气体中的氢移动到阴极，由所述压缩机生成压缩氢，所述压力调整器至少调整阳极的压力，氢系统停止时，所述控制器在封住含氢气体从所述阳极流出的状态下，控制压力调整器，使阳极的压力高于阴极的压力。的压力。的压力。


技术研发人员：尾沼重德 中植贵之
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2021.06.16
技术公布日：2023/9/9