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CN113853455B - 有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统 - Google Patents

有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统 Download PDF

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CN113853455B CN202080035388.2A CN202080035388A CN113853455B CN 113853455 B CN113853455 B CN 113853455B CN 202080035388 A CN202080035388 A CN 202080035388A CN 113853455 B CN113853455 B CN 113853455B
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Abstract

有机氢化物生成系统(1)的控制方法包括如下步骤：对阳极电极(12)和阴极电极(16)的电位进行控制，使得使电解槽(2)所具有的阳极电极(12)和阴极电极(16)中劣化率大的电极的电位变化小于劣化率小的电极的电位变化。

Description

有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统
技术领域
本发明涉及有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统。
背景技术
以往，已知具备由水生成质子的阳极、及将具有不饱和键的有机化合物氢化的阴极的有机氢化物生成装置(例如，参照专利文献1)。该有机氢化物生成装置中，通过边向阳极供给水、向阴极供给被氢化物，边使电流在阳极与阴极之间流动，从而向被氢化物中添加氢而可以得到有机氢化物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/091128号
发明内容
发明要解决的问题
近些年，作为与通过火力发电而得到的能源相比能够抑制生成过程中的二氧化碳排放量的能源，通过风力、阳光等而得到的可再生能源受到注目。对此，正在进行利用了可再生能源作为上述的有机氢化物生成装置的电源的系统的开发。然而，使用了风力、阳光的发电装置的输出功率会出现频繁变动，无风时、受天气影响而输出功率为零。因此，利用使用了风力、阳光的发电装置作为有机氢化物生成装置的电源时，装置会频繁地反复停止和启动。
另一方面，有机氢化物生成装置中，供电停止时电化学电池产生反向电流，由此电极有时发生劣化。另外，两个极之间的气体交叉(交叉泄漏)也有时会导致电极在供电停止期间发生劣化。因此，需要抑制由不规则发生的有机氢化物生成装置的停止所致的电极的劣化。
上述那样的有机氢化物生成装置通常使用如通过火力发电而得到的能源那样稳定的电力进行连续运行。因此，有机氢化物生成装置的停止主要是由于电源的刻意停止所致的，应对与停止相伴的电极的劣化相对较容易。另一方面，通过可再生能源与有机氢化物生成装置的组合而生成有机氢化物的系统中的课题尚未得到充分研究。本发明人等为了实现组合了可再生能源与有机氢化物生成装置的现实的有机氢化物的生成，进行了深入研究，结果想到如下技术：通过抑制由可再生能源的供电停止次数的多少而引起的电极劣化，进一步改善有机氢化物生成系统的耐久性。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的之一在于，提供改善有机氢化物生成系统的耐久性的技术。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式为有机氢化物生成系统的控制方法，所述有机氢化物生成系统具备生成有机氢化物的电解槽、及向电解槽供给电解电流的电源。电解槽具有：用于将水氧化而生成质子的阳极电极、用于用质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极、收纳阳极电极的阳极室、收纳阴极电极的阴极室、以及分隔阳极室与阴极室的隔膜。阳极电极具有由于电解电流未被供给至电解槽的运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性，阴极电极具有由于运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性。本发明的一个方式的控制方法包括如下步骤：对阳极电极和阴极电极的电位进行控制，使得阳极电极和阴极电极中劣化率大的电极的电位变化小于劣化率小的电极的电位变化。
本发明的其它方式为有机氢化物生成系统。该有机氢化物生成系统具备：电解槽，其具有：用于将水氧化而生成质子的阳极电极、用于用质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极、收纳阳极电极的阳极室、收纳阴极电极的阴极室、以及分隔阳极室与阴极室的隔膜；电源，其向电解槽供给电解电流；及控制部，其控制阳极电极和阴极电极的电位。阳极电极具有由于电解电流未被供给至电解槽的运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性，阴极电极具有由于运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性。控制部对阳极电极和阴极电极的电位进行控制，使得阳极电极和阴极电极中劣化率大的电极的电位变化小于劣化率小的电极的电位变化。
以上的构成方案的任意组合、本公开的表示在方法、装置、系统等之间转换也作为本公开的方式是有效的。
发明的效果
根据本发明，能够改善有机氢化物生成系统的耐久性。
附图说明
图1是实施方式的有机氢化物生成系统的示意图。
图2是示出基于电位循环试验的各电极的电位变化的图。
图3是示出各电极的电量与电位的关系的图。
图4是示出实施例1、比较例1和实施例2的实施了控制时的各电极的电位变化的图。
具体实施方式
以下以适合的实施方式为基础边参照附图边对本发明进行说明。实施方式为示例而非用于限定发明，实施方式中记载的所有特征、其组合不一定是发明的本质。对各附图中示出的相同或等同的构成要素、构件、处理标记同一符号，适宜省略重复的说明。另外，为了便于说明而方便地设定了各图示出的各部的比例尺、形状，只要没有特别声明则不作限定性解释。另外，本说明书或权利要求书中使用“第1”、“第2”等术语时，该术语并非表示任何顺序、重要程度，而是用于区别某构成与其它构成。另外，在各附图中省略表示对说明实施方式不重要的一部分构件。
图1是实施方式的有机氢化物生成系统的示意图。有机氢化物生成系统1具备：电解槽2、电源4、第1流通机构6、第2流通机构8、及控制部10。
电解槽2是通过电化学还原反应使作为有机氢化物的脱氢物的被氢化物氢化而生成有机氢化物的电解电池。电解槽2具有：阳极电极12、阳极室14、阴极电极16、阴极室18、及隔膜20。
阳极电极12是用于将水氧化而生成质子的电极(阳极)。阳极电极12具有：催化剂层12a、及气体扩散层12b。催化剂层12a含有例如铱(Ir)、铂(Pt)作为催化剂。需要说明的是，催化剂层12a可以含有其它金属、金属化合物。催化剂层12a以与隔膜20的一个主表面接触的方式配置。气体扩散层12b由导电性的多孔体等构成。构成气体扩散层12b的材料可以使用公知的材料。阳极电极12收纳于阳极室14中。阳极室14中的除阳极电极12以外的空间构成水和由电极反应产生的氧气的流路。
阴极电极16是用于用质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的电极(阴极)。阴极电极16具有：催化剂层16a、及气体扩散层16b。催化剂层16a含有例如铂(Pt)或钌(Ru)作为催化剂。需要说明的是，催化剂层16a可以含有其它金属、金属化合物。催化剂层16a以与隔膜20的另一个主表面接触的方式配置。气体扩散层16b由导电性的多孔体等构成。构成气体扩散层16b的材料可以使用公知的材料。阴极电极16收纳于阴极室18中。阴极室18中的除阴极电极16以外的空间构成被氢化物和由电极反应产生的有机氢化物的流路。
阳极室14和阴极室18被隔膜20分隔。隔膜20配置在阳极电极12与阴极电极16之间。本实施方式的隔膜20由具有质子传导性的固体高分子型电解质膜构成。固体高分子型电解质膜只要是传导质子(H+)的材料就没有特别限定，例如可列举出具有磺酸基的氟系离子交换膜。
在电解槽2中，使用甲苯(TL)作为被氢化物的一例时所发生的反应如下所述。使用甲苯作为被氢化物时，得到的有机氢化物为甲基环己烷(MCH)。
阳极(正极)中的电极反应：2H2O→O2+4H++4e-
阴极(负极)中的电极反应：TL+6H++6e-→MCH
阳极电极12中，水被电分解而产生氧气、质子和电子。质子穿过隔膜20并向阴极电极16移动。电子流入电源4的正极中。氧气通过阳极室14被排放到外部。阴极电极16中，通过甲苯、由电源4的负极供给的电子、与穿过隔膜20的质子的反应，从而生成甲基环己烷。
另外，阴极电极16中，发生以下所示的副反应。
阴极中的副反应：2H++2e-→H2
随着供给至阴极电极16的被氢化物的浓度降低，该副反应与阴极电极16中的电极反应的比率增大。由副反应生成的氢气通过阴极室18被排放到外部。
电源4是向电解槽2供给电解电流的直流电源。通过由电源4供给电解电流，从而可对电解槽2的阳极电极12与阴极电极16之间施加规定的电解电压。本实施方式的电源4对所输入的源自可再生能源的电力进行转换并向电解槽2供给电解电流。例如在电源4上连接有进行源自可再生能源的发电的风力发电装置22、太阳能发电装置24。例如对于电源4，在可再生能源以交流的方式输入时，通过变压器进行电压转换，通过桥式二极管进行整流，通过平滑电解电容器进行平滑化，从输出功率端子向电解槽2供给电解电流。由此，能够生成利用了可再生能源的有机氢化物。需要说明的是，供给至电源4的电力不限定于源自可再生能源。
第1流通机构6是使水在阳极室14流通的机构。第1流通机构6具有：第1循环罐26、第1循环路径28、及第1循环装置30。第1循环罐26收纳供给至阳极室14的水。本实施方式中，在第1循环罐26中，作为供给至阳极室14的水，收纳有硫酸水溶液、硝酸水溶液、盐酸水溶液等具有规定的离子传导率的阳极液、或纯水。
第1循环罐26与阳极室14通过第1循环路径28而连接。第1循环路径28具有：用于从第1循环罐26向阳极室14供给水(阳极液)的正向路径部28a、及用于从阳极室14将水回收至第1循环罐26的反向路径部28b。第1循环装置30设置于正向路径部28a的中途。通过驱动第1循环装置30，使水在第1循环路径28内流动，并在第1循环罐26与阳极室14之间循环。作为第1循环装置30，例如可以使用齿轮泵、气缸泵等各种泵、或自然流动型装置等。
第1循环罐26还作为气液分离部发挥作用。阳极电极12中通过电极反应而生成氧气，因此在从阳极室14回收的水中包含气态氧和溶解氧。气态氧在第1循环罐26中与水分离并被取出至体系外。将分离出氧的水再次供给至电解槽2。
第2流通机构8是使被氢化物在阴极室18流通的机构。第2流通机构8具有：第2循环罐32、第2循环路径34、及第2循环装置36。第2循环罐32中收纳有供给至阴极电极16的被氢化物。被氢化物是通过在电解槽2中的电化学还原反应而被氢化成为有机氢化物的化合物、换言之为有机氢化物的脱氢物。被氢化物优选在常温常压下为液体。第2循环罐32中不仅收纳有被氢化物，还收纳有由阴极电极16生成的有机氢化物。以下将收纳于第2循环罐32中的液体适宜称为阴极液。
本实施方式中使用的被氢化物和有机氢化物只要是通过可逆地引起氢化反应/脱氢反应而能够加氢/脱氢的有机化合物就没有特别限定，可以广泛使用丙酮-异丙醇系、苯醌-氢醌系、芳香族烃系等。这些当中，从能源输送时的运输性、毒性、安全性、保存稳定性等的观点出发，另外，从每单位体积或每单位质量能输送的氢量、加氢和脱氢反应的容易性、Gibbs自由能变化不会显著变大等能源转换效率的观点出发，优选以甲苯-甲基环己烷系为代表的芳香族烃系。
作为被氢化物使用的芳香族烃化合物是包含至少1个芳香环的化合物，例如可列举出：苯、烷基苯、萘、烷基萘、蒽、二苯基乙烷等。烷基苯包括芳香环的1～4个氢原子被碳数1～6的直链烷基或支链烷基取代而成的化合物，例如可列举出：甲苯、二甲苯、均三甲苯、乙基苯、二乙基苯等。烷基萘包括芳香环的1～4个氢原子被碳数1～6的直链烷基或支链烷基取代而成的化合物，例如可列举出甲基萘等。这些可以单独使用，也可以组合使用。
被氢化物优选为甲苯和苯中的至少一者。需要说明的是，吡啶、嘧啶、吡嗪、喹啉、异喹啉、N-烷基吡咯、N-烷基吲哚、N-烷基二苯并吡咯等含氮杂环式芳香族化合物也可以作为被氢化物使用。有机氢化物是上述的被氢化物经氢化而得到的物质，可示例出环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷、哌啶等。
第2循环罐32与阴极室18通过第2循环路径34连接。第2循环路径34具有：用于从第2循环罐32向阴极室18供给被氢化物的正向路径部34a、及用于从阴极室18将有机氢化物和未反应的被氢化物回收至第2循环罐32的反向路径部34b。第2循环装置36设置于正向路径部34a的中途。通过驱动第2循环装置36，使被氢化物在第2循环路径34内流动，并在第2循环罐32与阴极室18之间循环。作为第2循环装置36，例如可以使用齿轮泵、气缸泵等各种泵、或自然流动型装置等。
第2循环罐32还作为气液分离部发挥作用。阴极电极16中通过副反应而生成氢，因此在从阴极室18回收的阴极液中包含气态氢和溶解氢。气态氢在第2循环罐32中与阴极液分离并被取出至体系外。将分离出氢的阴极液再次供给至电解槽2。
控制部10控制阳极电极12和阴极电极16的电位。对于控制部10，通过以计算机的CPU、存储器为代表的元件、电路作为硬件构成而实现，并通过计算机程序等作为软件构成而实现，但图1中绘制出通过这些的合作而实现的功能块。本领域技术人员当然可理解的是该功能块可以通过硬件和软件的组合以多种形式实现。
从设置于电解槽2的电位检测部38将表示阳极电极12和阴极电极16的电位、或电解槽2的电压(所谓的槽电压)的信号输入至控制部10。各电极的电位、电解槽2的电压可以利用公知的方法检测。作为一例，参比电极设置于隔膜20上。参比电极保持在参比电极电位。例如参比电极是可逆氢电极(RHE：Reversible Hydrogen Electrode)。电位检测部38检测各电极相对于参比电极的的电位，将检测结果发送到控制部10。电位检测部38由例如公知的电压计构成。
控制部10基于电位检测部38的检测结果，在有机氢化物生成系统1的运行期间控制电源4的输出功率、第1循环装置30和第2循环装置36的驱动等。另外，控制部10基于后述的电极劣化抑制控制，在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时、运行停止期间、开始运行时等，控制电源4、第1循环装置30、第2循环装置36等。需要说明的是，有机氢化物生成系统1的“运行”或“运行期间”是指由电源4向电解槽2供给电解电流的状态。另外，“运行停止”或“运行停止期间”是指由电源4向电解槽2未供给电解电流(电解电流的供给停止)的状态。
图1中仅图示出1个电解槽2，但有机氢化物生成系统1也可以具有多个电解槽2。在此情况下，各电解槽2的朝向可以一致，以使阳极室14与阴极室18的排列相同，并在相邻的电解槽2之间以夹持通电板的方式层叠。由此，各电解槽2被串联地电连接。通电板由金属等导电性材料构成。
[运行停止期间发生的电位变化的发生原因]
若从电源4向电解槽2供给电解电流停止、有机氢化物生成系统1的运行停止，则有时借助隔膜20而发生气体的交叉。具体而言，在阳极电极12产生的一部分氧气通过隔膜20而移动至阴极电极16侧。另外，在阴极电极16中由于副反应而产生的一部分氢气通过隔膜20而移动至阳极电极12侧。
若发生气体的交叉，则在阳极电极12中残留的氧气与从阴极电极16侧移动的氢气发生反应而生成水。同样地，在阴极电极16中残留的氢气与从阳极电极12侧移动的氧气发生反应而生成水。需要说明的是，由于几乎不发生在阴极电极16产生的有机氢化物的氧化反应，因此有机氢化物不会作为还原剂发挥作用。因此，在阴极电极16侧，仅作为副产物的氢气作为还原剂发挥作用。
另外，若有机氢化物生成系统1的运行停止，则将阳极电极12中的氧气的还原反应与阴极电极16中的副产氢的氧化反应的电位差作为电动势，将阳极液的循环路径等作为路径，有时会流动与电解时的方向相反的电流、即反向电流。电解槽2中的电解停止后的逆反应如下所述。
电解停止后的阳极中的反应：O2+4H++4e-→2H2O
电解停止后的阴极中的反应：2H2→4H++4e-
需要说明的是，即使发生反向电流，也只有副反应中产生的氢气作为还原剂发挥作用。另外，由于甲苯等被氢化物不具有离子传导性，因此仅阳极液的循环路径作为离子传导路径。
若发生气体的交叉、反向电流，则阳极室14中的氧气和阴极室18中的氢气以相当于相等的电荷量的量被消耗。即，通过上述的反应，1分子氧消耗2分子氢。若在任意的电极室中残留的氧或氢被耗尽，电极本身所具有的电容量也进而被消耗，则两个电极的电位变为此刻氧或氢残留的电极的氧化还原电位。即，若有机氢化物生成系统1的运行停止，则阳极电极12和阴极电极16的电位变为阳极侧的氧化剂的总量与阴极侧的还原剂的总量中总量较多的电极的电位。
阳极侧的氧化剂和阴极侧的还原剂的各总量可以换算为电量(电荷量)并如下进行计算。
氧化剂的总量(电量)＝阳极电极的电极容量+反应电子数×法拉第常数×电极室内氧的摩尔数
还原剂的总量(电量)＝阴极电极的电极容量+反应电子数×法拉第常数×电极室内氢的摩尔数
上述式中，氧的摩尔数是溶解于水的氧和气态氧的总计的摩尔数。同样地，氢的摩尔数是溶解于阴极液中的氢和气态氢的总计的摩尔数。
本实施方式的电解槽2中，在有机氢化物生成系统1的运行期间、运行刚停止后，阳极电极12的电位为1.2V(vs.RHE)以上，阴极电极16的电位约为0.15V(vs.RHE)以下。若在有机氢化物生成系统1的运行停止期间发生气体的交叉、反向电流，则有可能阳极电极12的电位降低至阳极催化剂的氧化还原电位以下，或阴极电极16的电位上升至阴极催化剂的氧化还原电位以上。
若发生这样的电位的变化，则发生催化剂的价数变化、溶出、聚集等，电位发生变化的电极的劣化进行。随着电极的劣化进行，电解槽2的电解过电压增大，生成单位质量的有机氢化物所需的电力量增大。生成有机氢化物所需的电力量上升、有机氢化物的生成效率低于规定值时，电解槽2达到使用寿命。由电极的劣化所致的寿命例如以电解槽2的电解时的电压(电流密度1A/cm2的情况)上升20％的情况为基准。
[应对由电位变化引起的电极劣化的对策]
阳极电极12的电位发生变化的概率与阴极电极16的电位发生变化的概率通常是不清楚的。另外，阳极电极12对于还原劣化的耐性、阴极电极16对于氧化劣化的耐性根据所含有的催化剂的种类、量等而多种多样。因此，各电极中的达到电解槽2的使用寿命所需的电位变化的次数(以下适宜将该次数称为寿命次数)通常存在较大差异。
阳极电极12具有由于在运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性。另外，阴极电极16具有由于在运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性。劣化率dAN和劣化率dCA是分别对阳极电极12和阴极电极16实施规定的电位循环试验时，该电位循环试验前后的额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值(单位：V/循环)。在对阳极电极12实施的电位循环试验中，对阳极电极12重复施加有机氢化物生成系统1的额定电解时的阳极电极12的电位、及从额定电解时的阴极电极16的电位减去过电压量而得到的电位。在对阴极电极16实施的电位循环试验中，对阴极电极16重复施加有机氢化物生成系统1的额定电解时的阴极电极16的电位、及从额定电解时的阳极电极12的电位减去过电压量而得到的电位。
例如，电位循环试验中，对阳极电极12重复施加额定电解时的阳极电极12的电位和电解刚停止后的相反侧的电极的电位、即过电压量从额定电解时的电位消失后的阴极电极16的电位。同样地，对阴极电极16重复施加额定电解时的阴极电极16的电位和电解刚停止后的相反侧的电极的电位、即过电压量从额定电解时的电位消失后的阳极电极12的电位。作为一例，对阳极电极12重复施加电位1.5V和电位0V。对阴极电极16重复施加电位-0.2V和电位1.2V。
若实施该电位循环试验，则通常电极催化剂的劣化进行。此外，随着循环次数的增加，额定电解时的电压逐渐上升。因此，将电压的上升量(变位量)除以循环次数而得到的值作为劣化率时，阳极电极12具有以劣化率dAN发生劣化的劣化特性，阴极电极16具有以劣化率dCA发生劣化的劣化特性。
假设，电解槽2在额定电解时的电压上升0.3V时达到使用寿命。在不易劣化的电极的劣化率为0.00003V/次、容易劣化的电极的劣化率为0.0003V/次时，若在不控制电位变化的情况下，容易劣化的电极的寿命次数成为瓶颈，即使在最小1000次、两个电极仅以相等次数发生电位变动的情况下，电解槽2在2000次运行停止后也达到使用寿命。另一方面，在仅不易劣化的电极发生电位变化的情况下，最多可允许停止运行10000次。因此，为了延长电解槽2的使用寿命，重要的是在有机氢化物生成系统1的运行停止期间允许不易劣化的电极的电位变化、抑制容易劣化的电极的电位变化。
因此，本实施方式的有机氢化物生成系统1的控制方法包括如下步骤：对阳极电极12和阴极电极16的电位进行控制，使得阳极电极12和阴极电极16中电解电流未被供给至电解槽2的运行停止期间产生的电位变化所致的劣化率大的电极的电位变化小于劣化率小的电极的电位变化。通过抑制阳极电极12的劣化率dAN与阴极电极16的劣化率dCA相比劣化率大的电极的电位变化，从而能够延长电解槽2的寿命。
例如，阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN时，通过以使阴极电极16的电位上升量小于阳极电极12的电位降低量的方式控制两个电极的电位，从而能够延长电解槽2的寿命。可认为：若两个电极的劣化率之差为2倍以上(dAN/dCA＜0.5或dCA/dAN＜0.5)，则可以通过控制劣化率大的电极的电位变化而有效地延长电解槽2的寿命。
为了抑制劣化率大的电极的电位变化，在有机氢化物生成系统1的运行停止期间保持劣化率大的电极的电极室中存在的氧或氢所具有的电荷量与电极本身所具有的电荷量的总和大于劣化率小的电极的电极室中存在的氢或氧所具有的电荷量与电极本身所具有的电荷量的总和的状态即可。
本发明人等发现：与由铂、铱制成的阳极电极12的电位降低至阴极电极16的电位附近所致的劣化相比，由铂、钌制成的阴极电极16的电位上升至阳极电极12的电位附近所致的劣化的劣化程度大，即阴极电极16比阳极电极12的寿命次数少。在此情况下，保持阴极室18中存在的氢所具有的负电荷量与阴极电极16所具有的电荷量的总和大于阳极室14中存在的氧所具有的正电荷量与阳极电极12所具有的电荷量的总和的状态即可。
因此，本实施方式的有机氢化物生成系统1的控制方法包括如下步骤：将阳极电极12所具有的电荷量设为QAN_电极、将阴极电极16所具有的电荷量设为QCA_电极、将阳极室14中存在的氧所具有的正电荷量的绝对值设为QAN_O2、将阴极室18中存在的氢所具有的负电荷量的绝对值设为QCA_H2时，阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN的情况下，维持QAN_电极+QAN_O2＜QCA_电极+QCA_H2的状态；或者阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA的情况下，维持QAN_电极+QAN_O2＞QCA_电极+QCA_H2的状态。
[控制运行停止期间的电位变化的具体方法1]
有机氢化物生成系统1通过第2流通机构8在运行期间使被氢化物在阴极室18流通。若使被氢化物在阴极室18流通，则与其相伴不仅阴极室18内的有机氢化物、未反应的被氢化物被排出至第2循环罐32侧，而且副产氢也被排出至第2循环罐32侧。因此，第2流通机构8作为排出阴极室18内的氢的排出机构发挥作用。
因此，本实施方式的有机氢化物生成系统1的控制方法包括如下步骤：在阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN的情况下，在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，抑制被氢化物的流通并在经过规定时间后停止电解电流的供给。
即，控制部10抑制第2流通机构8的驱动并在经过规定时间后停止来自电源4的电解电流的供给。通过在停止供给电解电流之前抑制被氢化物向阴极室18流通，从而能够抑制阴极室18中存在的氢气的排出。另外，能够减少阴极室18中存在的被氢化物的量，能够促进作为副反应的氢发生的进行。这些结果能够增加阴极室18内的氢的量。由此，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态，以抑制容易劣化的阴极电极16的电位变动。
前述“抑制流通”是指：将流通量减少至额定电解时的流量的优选1/100以下、更优选减少至1/1000以下，进一步优选为0、即是指完全停止。另外，前述“规定时间”可以基于设计者的实验、模拟进行预先设定。例如，规定时间是阴极室18充满氢气所需的时间。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA的情况下，在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，停止电解电流的供给并在经过规定时间后抑制被氢化物的流通。
即，控制部10停止来自电源4的电解电流的供给并在经过规定时间后抑制第2流通机构8的驱动。通过在停止供给电解电流后仍持续向阴极室18流通被氢化物，从而能够促进阴极室18中存在的氢气的排出。因此，能够减少阴极室18中存在的氢量。由此，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态，以抑制容易劣化的阳极电极12的电位变动。
前述“抑制流通”是指将流通量减少至额定电解时的流量的优选1/100以下、更优选减少至1/1000以下，进一步优选为0、即是指完全停止。另外，前述“规定时间”可以基于设计者的实验、模拟进行预先设定。例如，规定时间是阴极室18内充满阴极液所需的时间。
需要说明的是，有机氢化物生成系统1作为排出阴极室18内的氢的排出机构可以具备除第2流通机构8以外的机构。例如，有机氢化物生成系统1作为该排出机构可以具备使氮气等非活性气体或氧化性气体在阴极室18流通的气体流通机构40。阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA时，通过气体流通机构40使非活性气体等在阴极室18流通，从而能够排出阴极室18内的氢气而减少阴极室18内的残留氢量。氧化性气体是对阴极催化剂具有氧化作用的物质，例如空气、氧气。
例如，气体流通机构40具有：非活性气体或氧化性气体的罐42、连接阴极室18与罐42的气体流路44、及设置于气体流路44的中途的开闭阀46，通过控制部10来控制开闭阀46。控制部10通过控制开闭阀46而能够在非活性气体等从罐42到阴极室18的流通与停止之间进行切换。
[控制运行停止期间的电位变化的具体方法2]
有机氢化物生成系统1通过第1流通机构6在运行期间使水在阳极室14流通。若使水在阳极室14流通，则与其相伴阳极室14中的氧气被排出至第1循环罐26侧。因此，第1流通机构6作为排出阳极室14内的氧气的排出机构发挥作用。
因此，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN的情况下，在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，停止电解电流的供给并在经过规定时间后抑制水的流通。
即，控制部10停止来自电源4的电解电流的供给并在经过规定时间后抑制第1流通机构6的驱动。通过在停止供给电解电流后仍持续向阳极室14流通水，从而能够减少阳极室14中存在的氧量。由此，能够维持阴极侧的负电荷量足够多于阳极侧的正电荷量的状态，以抑制容易劣化的阴极电极16的电位变动。
前述“抑制流通”是指将流通量减少至额定电解时的流量的优选1/100以下、更优选减少至1/1000以下，进一步优选为0、即是指完全停止。另外，前述“规定时间”可以基于设计者的实验、模拟进行预先设定。例如，规定时间是阳极室14的氧气完全排出至第1循环罐26侧，阳极室14充满水所需的时间。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA的情况下，在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，抑制向阳极室14流通水并在经过规定时间后停止电解电流的供给。
即，控制部10抑制第1流通机构6的驱动并在经过规定时间后停止来自电源4的电解电流的供给。通过在停止供给电解电流之前抑制向阳极室14流通水，从而能够在抑制从阳极室14排出氧气的状态下持续产生氧气。因此，能够增加阳极室14中存在的氧量。由此，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态，以抑制容易劣化的阳极电极12的电位变动。
前述“抑制流通”是指将流通量减少至额定电解时的流量的优选1/100以下、更优选减少至1/1000以下，进一步优选为0、即是指完全停止。另外，前述“规定时间”可以基于设计者的实验、模拟进行预先设定。例如，规定时间是阳极室14内充满氧气所需的时间。
需要说明的是，有机氢化物生成系统1作为排出阳极室14内的氧气的排出机构可以具备除第1流通机构6以外的机构。例如，有机氢化物生成系统1作为该排出机构可以具备使氮气等非活性气体或还原性气体在阳极室14流通的气体流通机构48。阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN时，通过气体流通机构48使非活性气体等在阳极室14流通，从而能够排出阳极室14内的氧气而减少阳极室14内的残留氧量。还原性气体是指，对阳极催化剂具有还原作用的物质，例如氢气。
例如，气体流通机构48具有：非活性气体或还原性气体的罐50、连接阳极室14与罐50的气体流路52、及设置于气体流路52的中途的开闭阀54，通过控制部10来控制开闭阀54。控制部10通过控制开闭阀54而能够在非活性气体等从罐50到阳极室14的流通与停止之间进行切换。
本发明人等基于以下的实施例1和比较例1验证了通过上述的具体方法1和具体方法2而得到的效果。
(实施例1)
首先，准备了具备由氧化铱(IrO2)制成的阳极电极(几何面积100cm2)、阳极室(容积40mL)、由负载铂钌的碳(Pt·Ru/C)制成的阴极电极(几何面积100cm2)、阴极室(容积10mL)、插入阴极室中的参比电极(标准氢电极)的电解槽。此外，使用该电解槽，以0.2A/cm2的电流密度实施了电解试验。在电解过程中，将电解槽整体保持在60℃，以流速20ccm向阳极室流通1M硫酸水溶液，以流速20ccm向阴极室流通甲苯。此时的阳极电位为1.6V vs.RHE、阴极电位为0V vs.RHE、电解槽的电压(槽电压)为1.6V。
接着，对于电解槽的阳极电极，实施了作为劣化加速试验的上述的电位循环试验。具体而言，使用电化学评价装置(恒电位仪装置：北斗电工公司制、HZ-7000)，将电位范围以参比电极基准计设为0～1.6V vs.RHE，将扫描速度设为1V/秒，实施了5000次循环、10000次循环和15000次循环的电位循环试验。在试验过程中，将电解槽整体保持在40℃，以流速20ccm向阳极室流通1M硫酸水溶液，以流速20ccm向阴极室流通甲苯。在实施电位循环试验后，再次以0.2A/cm2的电流密度实施电解试验，使用数据记录装置(日置电机公司制、LR8400)测量了过电压的上升量。将结果示于图2。图2是示出基于电位循环试验的各电极的电位变化的图。如图2所示，针对阳极电极(阳极)的电位循环试验的结果，电解槽的电压在5000次循环后上升3mV，10000次循环后上升2mV，15000次循环后上升4mV。
另外，对于电解槽的阴极电极，实施了作为劣化加速试验的上述的电位循环试验。具体而言，使用电化学评价装置(北斗电工公司制、HZ-7000)，将电位范围以参比电极基准计设为0～1.6V vs.RHE，将扫描速度设为1V/秒，实施了5000次循环、10000次循环和15000次循环的电位循环试验。试验过程中，将电解槽整体保持在40℃，以流速20ccm向阳极室流通1M硫酸水溶液，以流速20ccm向阴极室流通甲苯。在实施电位循环试验后，以0.2A/cm2的电流密度再次实施电解试验，使用数据记录装置(日置电机公司制、LR8400)测量了过电压的上升量。将结果示于图2。如图2所示，针对阴极电极(阴极)的电位循环试验的结果，电解槽的电压在5000次循环后上升31mV，10000次循环后上升47mV，15000次循环后上升54mV。
另外，使用电化学评价装置(北斗电工公司制、HZ-7000))，测定了电解槽中使用的各电极的电极容量。具体而言，准备了将工作电极设为阳极电极或阴极电极、将参比电极设为Ag/AgCl电极、将对电极设为铂线的三电极式的电解槽。另外，作为电解质准备了经氮气脱气的1M硫酸水溶液(常温)。此外，对于阳极电极，以电流密度0.2A/cm2实施5分钟额定电解，产生氧气。然后，以电流密度-0.5mA/cm2使阳极电极还原，测定了电量与电位的关系。对于阴极电极，以电流密度-0.2A/cm2实施5分钟额定电解，产生氢气。然后，以电流密度0.5mA/cm2使阴极电极氧化，测定了电量与电位的关系。将结果示于图3。
图3是示出各电极的电量与电位的关系的图。图3示出了由于反向电流、交叉泄漏而阳极电极(阳极)被还原时的各还原电量下的电极电位、及阴极电极(阴极)被氧化时的各氧化电量下的电极电位。如图3所示，阳极电极的电位为阴极电极的电解刚停止后的电位(溶解氢的电位：0V vs.RHE)时的电量为0.11C。另外，阴极电极的电位为阳极电极的电解刚停止后的电位(溶解氧的电位：1.2V vs.RHE)时的电量为1.0C。即，确认了阳极电极的电极容量为0.11C，阴极电极的电极容量为1.0C。
由上述的电位循环试验的结果，确认了：阴极电极的劣化率dCA大于阳极电极的劣化率dAN。因此，该电解槽中，需要在电解停止期间控制阴极电极的电位不发生变动。
因此，使用该电解槽，按照以下所示的步骤实施了额定电解和电解停止控制。首先，以电流密度0.2A/cm2、电解槽温度60℃、流速20ccm向阳极室循环1M硫酸水溶液、以流速20ccm向阴极室循环甲苯的条件下，实施了15分钟额定电解。此时的电解槽的电压为1.6V。接着，作为电解停止控制，首先停止向阴极室循环甲苯，50分钟后停止由电源供给电解电流，在其2分钟后停止向阳极室循环硫酸水溶液。在该阶段性停止控制结束的时间点，阴极室被氢气充满，阳极室被硫酸水溶液充满了。
另外，使用数据记录装置(日置电机公司制、LR8400)，测量了实施阶段性停止控制时的阳极电极和阴极电极的电位。将结果示于图4。需要说明的是，图4中为了进行比较也记载了后述的比较例1和实施例2的结果。图4是示出实施例1、比较例1和实施例2的实施了控制时的各电极的电位变化的图。如图4所示，从电解停止(0分钟)起阳极电极(阳极)的电位逐渐降低，而阴极电极的电位几乎没有变化。另外，从额定电解停止起经过8小时后再次实施了额定电解，结果电解槽的电压(槽电压)为1.6001V，电压的上升量为0.1mV。
(比较例1)
使用与实施例1中使用者相同的电解槽，在与实施例1相同的条件下实施额定电解，且按照以下所示的步骤实施了电解停止控制。即，停止供给电解电流的同时停止向阳极室循环硫酸水溶液及向阴极室循环被氢化物。该停止顺序相当于以往的电解槽中的停止顺序。
与实施例1同样地，测量了实施了电解停止控制时的两个电极的电位。将结果示于图4。如图4所示，在电解停止(0分钟)后，阴极电极(阴极)的电位逐渐上升，另一方面阳极电极的电位的变化小。另外，从额定电解停止起经过8小时后再次实施了额定电解，结果电解槽的电压为1.601V，电压的上升量为1mV。
由以上的结果确认了：通过停止向阴极循环被氢化物并在经过规定时间后停止电解的阶段性控制，另外，通过停止电解并在经过规定时间后停止向阳极室循环水的阶段性控制，从而能够抑制劣化率大的阴极电极的电位变动，由此能够抑制电解槽的电压的增大。另外，由该结果，可以理解的是：阳极电极的劣化率大于阴极电极的劣化率时，通过停止向阳极室循环水并在经过规定时间后停止电解的阶段性控制，另外，通过停止电解并在经过规定时间后停止向阴极室循环被氢化物的阶段性控制，从而能够抑制劣化率大的阳极电极的电位变动。
[控制运行停止期间的电位变化的具体方法3]
本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN的情况下，在有机氢化物生成系统1的运行停止期间向阴极室18供给氢气。由此，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态，以抑制容易劣化的阴极电极16的电位变动。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA的情况下，在有机氢化物生成系统1的运行停止期间，向阳极室14供给氧气。由此，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态，以抑制容易劣化的阳极电极12的电位变动。
作为向阴极室18供给氢气的机构，可示例出上述的气体流通机构40。在此情况下，罐42中收纳有氢气而代替非活性气体、氧化性气体。控制部10通过控制开闭阀46而能够在氢气从罐42到阴极室18的流通与停止之间进行切换。另外，作为向阳极室14供给氧气的机构，可示例出上述的气体流通机构48。在此情况下，罐50中收纳有氧气而代替非活性气体、还原性气体。控制部10通过控制开闭阀54而能够在氧气从罐50到阳极室14的流通与停止之间进行切换。
另外，向阴极室18供给氢气的机构可以是将氢溶解于向阴极室18流通的阴极液中、并通过第2流通机构8将该阴极液向阴极室18流通的机构。同样地，向阳极室14供给氧气的机构可以是将氧溶解于向阳极室14流通的水中、并通过第1流通机构6将该水向阳极室14流通的机构。需要说明的是，向阴极室18供给氢气及向阳极室14供给氧气可以从有机氢化物生成系统1的运行停止到运行重新开始为止持续，也可以在经过规定时间后停止。
本发明人等基于以下的实施例2验证了通过上述的具体方法3而得到的效果。
(实施例2)
使用与实施例1中使用者相同的电解槽，按照以下所示的步骤实施了额定电解和电解停止控制。首先，以电流密度0.2A/cm2、电解槽温度60℃实施了15分钟额定电解。在电解过程中，以流速20ccm向阳极室循环1M硫酸水溶液。以流速20ccm向阴极室循环预先溶解氢至饱和的甲苯。接着，作为电解停止控制，在停止额定电解2分钟后停止向阳极室循环硫酸水溶液。持续进行向阴极室循环甲苯。
使用数据记录装置(日置电机公司制、LR8400)，测量了上述的实施了电解停止控制时的阳极电极和阴极电极的电位。将结果示于图4。如图4所示，从电解停止(0分钟)起阳极电极(阳极)的电位逐渐降低，而阴极电极的电位几乎没有变化。另外，从停止额定电解起经过8小时后再次实施了额定电解，结果电解槽的电压(槽电压)为1.6001V，电压的上升量为0.1mV。
[控制运行停止期间的电位变化的具体方法4]
本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阴极电极16的劣化率dCA大于阳极电极12的劣化率dAN的情况下，从有机氢化物生成系统1的运行停止期间转移到运行开始时，在开始供给电解电流及之后，开始向阴极室18流通被氢化物。
即，对于控制部10，在开始供给来自电源4的电解电流的同时或在供给开始之后，开始第2流通机构8的驱动。直至开始供给电解电流为止，通过预先停止第2流通机构8，从而能够抑制在电解停止期间存在于阴极室18中的氢量降低。由此，直至开始运行有机氢化物生成系统1为止，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态，以抑制容易劣化的阴极电极16的电位变动。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在阳极电极12的劣化率dAN大于阴极电极16的劣化率dCA的情况下，从有机氢化物生成系统1的运行停止期间转移到运行开始时，在开始供给电解电流及之后，开始向阳极室14流通水。
即，对于控制部10，在阳极电极12比阴极电极16更容易劣化的情况下，在开始供给来自电源4的电解电流的同时或在供给开始之后，开始第1流通机构6的驱动。直至开始供给电解电流为止，通过预先停止第1流通机构6，从而能够抑制在电解停止期间存在于阳极室14中的氧量降低。由此，直至开始运行有机氢化物生成系统1为止，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态，以抑制容易劣化的阳极电极12的电位变动。前述“开始流通”是指，从流通受到抑制的状态的流量增加至超过该流量的流量。
[控制运行停止期间的电位变化的其它具体方法]
在阴极电极16比阳极电极12更容易劣化的情况下，也可以使阴极室18的容积大于阳极室14的容积。由此，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态。同样地，在阳极电极12比阴极电极16更容易劣化的情况下，也可以使阳极室14的容积大于阴极室18的容积。由此，能够维持阳极侧的正电荷量足够多于阴极侧的负电荷量的状态。
另外，在阴极电极16比阳极电极12更容易劣化的情况下，也可以在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，对阴极室18内进行加压。由此，能够增加阴极室18内所存在的气体氢的物质量，因此，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态。该方法可以通过例如使有机氢化物生成系统1具备阴极室18的加压机构、控制部10控制加压机构而实现。
同样地，在阳极电极12比阴极电极16更容易劣化的情况下，也可以在转移到有机氢化物生成系统1的运行停止时，对阳极室14进行加压。由此，能够增加阳极室14内所存在的气态氧的物质量，因此，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态。该方法可以通过例如使有机氢化物生成系统1具备阳极室14的加压机构、控制部10控制加压机构而实现。
另外，在阴极电极16比阳极电极12更容易劣化的情况下，也可以使阴极电极16含有碳等增大电极容量的材料。由此，能够维持阴极侧的负电荷量多于阳极侧的正电荷量的状态。同样地，在阳极电极12比阴极电极16更容易劣化的情况下，也可以使阳极电极12含有碳等增大电极容量的材料。由此，能够维持阳极侧的正电荷量多于阴极侧的负电荷量的状态。需要说明的是，上述的具体方法可以适宜组合各自。
如以上说明所述，本实施方式的有机氢化物生成系统1的控制方法包括如下步骤：对阳极电极12和阴极电极16的电位进行控制，使得电解槽2所具有的阳极电极12和阴极电极16中由运行停止期间产生的电位变化所致的劣化率大的电极的该电位变化小于劣化率小的电极的该电位变化。如此，通过抑制缺乏耐劣化性的电极的电位变化，从而能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性，能够更长时间地以低电力来制造有机氢化物。
阳极电极12的劣化率dAN是如下值：在实施对阳极电极12重复施加有机氢化物生成系统1的额定电解时的阳极电极12的电位、及从额定电解时的阴极电极16的电位减去过电压量而得到的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值。另外，阴极电极16的劣化率dCA是如下值：在实施对阴极电极16重复施加有机氢化物生成系统1的额定电解时的阴极电极16的电位、及从额定电解时的阳极电极12的电位减去过电压量而得到的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，将阳极电极12所具有的电荷量设为QAN_电极、将阴极电极16所具有的电荷量设为QCA_电极、将阳极室14中存在的氧所具有的正电荷量的绝对值设为QAN_O2、将阴极室18中存在的氢所具有的负电荷量的绝对值设为QCA_H2时，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，维持QAN_电极+QAN_O2＜QCA_电极+QCA_H2的状态；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，维持QAN_电极+QAN_O2＞QCA_电极+QCA_H2的状态。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，转移到运行停止时，抑制向阴极室18流通被氢化物并在经过规定时间后停止电解电流的供给；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，转移到运行停止时，停止电解电流的供给并在经过规定时间后抑制被氢化物向阴极室18的流通。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，转移到运行停止时，停止电解电流的供给并在经过规定时间后抑制向阳极室14流通水；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，转移到运行停止时，抑制向阳极室14流通水并在经过规定时间后停止电解电流的供给。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，在运行停止期间使非活性气体或还原性气体向阳极室14流通；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，在运行停止期间使非活性气体或氧化性气体向阴极室18流通。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，在运行停止期间向阴极室18供给氢气；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，在运行停止期间向阳极室14供给氧气。由此，能够改善有机氢化物生成系统1的耐久性。
另外，本实施方式的控制方法包括如下步骤：在劣化率dCA大于劣化率dAN的情况下，从运行停止期间到开始运行时，在开始供给电解电流及之后开始向阴极室18流通被氢化物；或者在劣化率dAN大于劣化率dCA的情况下，从运行停止期间到开始运行时，在开始供给电解电流及之后开始向阳极室14流通水。
以上对本发明的实施方式进行了详细地说明。前述的实施方式仅用于示出实施本发明时的具体例。实施方式的内容不用于限定本发明的保护范围，在不脱离权利要求书所限定的发明构思的范围内，可以进行技术特征的变更、追加、删除等大量的设计变更。加入了设计变更的新实施方式具有所组合的实施方式和变形各自的效果。前述的实施方式中，关于能进行这样的设计变更的内容，附有“本实施方式的”、“本实施方式中”等标记加以强调，但即使是没有这样的标记的内容，也允许进行设计变更。以上的技术特征的任意组合作为本发明的方式也是有效的。
实施方式可以通过以下记载的项目而特定。
[项目1]
一种有机氢化物生成系统1，其具备：
电解槽2，其具有用于将水氧化而生成质子的阳极电极12、用于用质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极16、收纳阳极电极12的阳极室14、收纳阴极电极16的阴极室18、以及具有质子传导性且分隔阳极室14与阴极室18的隔膜20；
电源4，其向电解槽2供给电解电流；及
控制部10，其控制阳极电极12和阴极电极16的电位，
阳极电极12具有由于电解电流未被供给至电解槽2的运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性，
阴极电极16具有由于运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性，
控制部10对阳极电极12和阴极电极16的电位进行控制，使得使阳极电极12和阴极电极16中劣化率大的电极的电位变化小于劣化率小的电极的电位变化。
产业上的可利用性
本发明可以用于有机氢化物生成系统的控制方法和有机氢化物生成系统。
附图标记说明
1有机氢化物生成系统、2电解槽、4电源、6第1流通机构、8第2流通机构、10控制部、12阳极电极、14阳极室、16阴极电极、18阴极室、20隔膜。

Claims (7)

1.一种有机氢化物生成系统的控制方法，所述有机氢化物生成系统具备生成有机氢化物的电解槽、及向所述电解槽供给电解电流的电源，
所述电解槽具有：用于将水氧化而生成质子的阳极电极、用于用所述质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极、收纳所述阳极电极的阳极室、收纳所述阴极电极的阴极室、以及分隔所述阳极室与所述阴极室的隔膜，
所述阳极电极具有由于所述电解电流未被供给至所述电解槽的运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性，
所述阴极电极具有由于所述运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性，
其中，所述劣化率dAN是如下值：在实施对所述阳极电极重复施加所述有机氢化物生成系统的额定电解时的所述阳极电极的电位、及从所述额定电解时的所述阴极电极的电位减去过电压量后的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的所述额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值，
所述劣化率dCA是如下值：在实施对所述阴极电极重复施加所述额定电解时的所述阴极电极的电位、及从所述额定电解时的所述阳极电极的电位减去过电压量而得到的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的所述额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值，
所述控制方法包括如下步骤：对所述阳极电极和所述阴极电极的电位进行控制，使得所述阳极电极和所述阴极电极中所述劣化率大的电极的所述电位变化小于所述劣化率小的电极的所述电位变化，
其中，将所述阳极电极所具有的电荷量设为QAN_电极、
将所述阴极电极所具有的电荷量设为QCA_电极、
将所述阳极室中存在的氧所具有的正电荷量的绝对值设为QAN_O2、
将所述阴极室中存在的氢所具有的负电荷量的绝对值设为QCA_H2时，
在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，
维持QAN_电极+QAN_O2＜QCA_电极+QCA_H2的状态；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，
维持QAN_电极+QAN_O2＞QCA_电极+QCA_H2的状态。
2.根据权利要求1所述的有机氢化物生成系统的控制方法，其中，所述有机氢化物生成系统在运行期间使所述被氢化物在所述阴极室流通，
所述控制方法包括如下步骤：在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，转移到所述运行停止时，抑制所述流通并在经过规定时间后停止所述电解电流的供给；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，转移到所述运行停止时，停止所述电解电流的供给并在经过规定时间后抑制所述流通。
3.根据权利要求1所述的有机氢化物生成系统的控制方法，其中，所述有机氢化物生成系统在运行期间使水在所述阳极室流通，
所述控制方法包括如下步骤：在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，转移到所述运行停止时，停止所述电解电流的供给并在经过规定时间后抑制所述流通；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，转移到所述运行停止时，抑制所述流通并在经过规定时间后停止所述电解电流的供给。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的有机氢化物生成系统的控制方法，其包括如下步骤：在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，在所述运行停止期间，使非活性气体或还原性气体在所述阳极室流通；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，在所述运行停止期间，使非活性气体或氧化性气体在所述阴极室流通。
5.根据权利要求4所述的有机氢化物生成系统的控制方法，其包括如下步骤：在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，在所述运行停止期间，向所述阴极室供给氢气；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，在所述运行停止期间，向所述阳极室供给氧气。
6.根据权利要求1所述的有机氢化物生成系统的控制方法，其中，所述有机氢化物生成系统在运行期间使所述被氢化物在所述阴极室流通、使水在所述阳极室流通，
所述控制方法包括如下步骤：在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，从所述运行停止期间起开始运行时，在开始供给所述电解电流及之后开始向所述阴极室流通被氢化物；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，从所述运行停止期间起开始运行时，在开始供给所述电解电流及之后开始向所述阳极室流通水。
7.一种有机氢化物生成系统，其具备：
电解槽，其具有：用于将水氧化而生成质子的阳极电极、用于用所述质子将被氢化物氢化而生成有机氢化物的阴极电极、收纳所述阳极电极的阳极室、收纳所述阴极电极的阴极室、以及分隔所述阳极室与所述阴极室的隔膜；
电源，其向所述电解槽供给电解电流；及
控制部，其控制所述阳极电极和所述阴极电极的电位，
所述阳极电极具有由于所述电解电流未被供给至所述电解槽的运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dAN发生劣化的劣化特性，
所述阴极电极具有由于所述运行停止期间产生的电位变化而以规定的劣化率dCA发生劣化的劣化特性，
其中，所述劣化率dAN是如下值：在实施对所述阳极电极重复施加所述有机氢化物生成系统的额定电解时的所述阳极电极的电位、及从所述额定电解时的所述阴极电极的电位减去过电压量后的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的所述额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值，
所述劣化率dCA是如下值：在实施对所述阴极电极重复施加所述额定电解时的所述阴极电极的电位、及从所述额定电解时的所述阳极电极的电位减去过电压量而得到的电位的电位循环试验时，该电位循环试验前后的所述额定电解时的电压的变化量除以循环次数而得到的值，
所述控制部对所述阳极电极和所述阴极电极的电位进行控制，使得所述阳极电极和所述阴极电极中所述劣化率大的电极的所述电位变化小于所述劣化率小的电极的所述电位变化，
其中，将所述阳极电极所具有的电荷量设为QAN_电极、
将所述阴极电极所具有的电荷量设为QCA_电极、
将所述阳极室中存在的氧所具有的正电荷量的绝对值设为QAN_O2、
将所述阴极室中存在的氢所具有的负电荷量的绝对值设为QCA_H2时，
在所述劣化率dCA大于所述劣化率dAN的情况下，
维持QAN_电极+QAN_O2＜QCA_电极+QCA_H2的状态；或者
在所述劣化率dAN大于所述劣化率dCA的情况下，
维持QAN_电极+QAN_O2＞QCA_电极+QCA_H2的状态，
所述控制部，通过以计算机的CPU、存储器为代表的元件、电路作为硬件构成而实现，并通过计算机程序作为软件构成而实现。
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