[发明专利]电化学式氢泵及其控制方法

说明书

本公开的电化学式氢泵，具备组件和电压施加器，所述组件包含电解质膜、设在所述电解质膜的一个主面上的阳极以及设在所述电解质膜的另一个主面上的阴极，所述电压施加器在所述阳极与所述阴极之间施加电压，通过所述电压施加器施加所述电压，来使供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极并使其升压，所述电化学式氢泵具备控制器，在向所述阳极供给的含氢气体的露点和所述组件的温度中的至少一者上升时，所述控制器控制所述电压施加器的施加电压，增加在所述阳极与所述阴极之间流动的电流。

技术领域

本公开涉及电化学式氢泵及其控制方法。

背景技术

近年来，由于地球温室化等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为替代化石燃料的清洁性替代能源受到关注。氢即使燃烧也基本上仅排放水，而不会排放成为地球温室化原因的二氧化碳，并且基本上不排放氮氧化物等，所以期待其作为清洁能源。另外，作为高效地利用氢作为燃料的装置，有例如燃料电池，面向汽车用电源、家用私人发电的开发和普及正不断推进。

在即将到来的氢社会中，除了制造氢之外，还要求开发能够高密度地储存氢、以小容量且低成本输送或利用氢的技术。特别是要促进作为分散型能源的燃料电池的普及，需要配备氢供给设施。另外，为了稳定地供给氢，对于高纯度氢的制造、提纯、高密度储存进行了各种研究。

例如，一般在燃料电池车等的燃料气体中使用的氢气被压缩到数十MPa。氢气大多是通过水电解装置等利用电化学反应由水生成的。

另外，例如专利文献1记载了一种氢提纯升压系统，其在阳极与阴极之间设置电解质膜，通过在阳极与阴极之间施加电压，来进行氢的提纯和升压。再者，将阳极、电解质膜和阴极的层叠结构体称为膜-电极接合体(以下有时简称MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。此时，向阳极供给的氢也可以混入杂质。例如，氢可以是来自炼铁工厂等的作为副产物生成的氢气，也可以是对城市气体改性后的改性气体。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第6299027号公报

发明内容

本公开的课题是提供能够比以往更加抑制组件(cell)劣化的电化学式氢泵及其控制方法作为一例。

为了解决上述课题，本公开一方式(aspect)的电化学式氢泵，具备组件和电压施加器，所述组件包含电解质膜、设在所述电解质膜的一个主面上的阳极以及设在所述电解质膜的另一个主面上的阴极，所述电压施加器在所述阳极与所述阴极之间施加电压，通过所述电压施加器施加所述电压，来使供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极并使其升压，

所述电化学式氢泵具备控制器，在向所述阳极供给的含氢气体的露点和所述组件的温度中的至少一者上升时，所述控制器控制所述电压施加器的施加电压，增加在所述阳极与所述阴极之间流动的电流。

另外，本公开一方式(aspect)的电化学式氢泵的控制方法，具备：通过在设置于具有一对主面的电解质膜的各个主面上的阳极与阴极之间施加电压，来使供给到所述阳极的含氢气体中的氢移动到所述阴极，生成被压缩的氢的步骤；以及在向所述阳极供给的含氢气体的露点和所述组件的温度中的至少一者上升时，控制施加于所述阳极与所述阴极之间的电压，增加在所述阳极与所述阴极之间流动的电流的步骤。

本公开一方式的电化学式氢泵具有能够比以往更加抑制组件劣化的效果。

附图说明

图1A是表示在阳极与阴极之间流动的电流密度为1.0A/cm²时，组件温度和气体露点分别变化时的组件过电压的一例的表。

图1B是表示在阳极与阴极之间流动的电流密度为1.5A/cm²时，组件温度和气体露点分别变化时的组件过电压的一例的表。