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JPH07233493A - 水電解システム用電力変換装置 - Google Patents

水電解システム用電力変換装置

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Publication number
JPH07233493A
JPH07233493A JP6024283A JP2428394A JPH07233493A JP H07233493 A JPH07233493 A JP H07233493A JP 6024283 A JP6024283 A JP 6024283A JP 2428394 A JP2428394 A JP 2428394A JP H07233493 A JPH07233493 A JP H07233493A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
converter
storage battery
current
water electrolysis
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6024283A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiichiro Tanaka
啓一郎 田中
Osao Kudome
長生 久留
Katsutoshi Shimizu
克俊 清水
Tatsuo Kahata
達雄 加幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP6024283A priority Critical patent/JPH07233493A/ja
Publication of JPH07233493A publication Critical patent/JPH07233493A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電解水素発生装置において、水電解
装置の劣化を防止することにより電流効率の低下を抑制
することができるとともに、蓄電池の小容量化を可能に
できる水電解システム用電力変換装置を提供することを
目的とする。 【構成】 太陽電池1及び蓄電池2からコンバータ3を
介して水電解装置6に電流を供給する電解水素発生装置
において、コンバータ3は、コンバータの主回路4とコ
ンバータの制御回路5を具備し、前記コンバータの制御
回路5は、蓄電池電圧の検出信号8を検知する手段P
と、水電解装置を流れる電流の検出信号9を検知する手
段Qと、前記両信号8,9を比較し、前記蓄電池電圧の
検出信号8の値により、水電解装置を流れる電流の目標
値を決定する手段Rを有し、太陽電池1及び蓄電池2か
らの出力電圧に応じて水電解装置6への入力電流11を
段階的に切り換えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体高分子電解質膜を利
用する水電解装置の入力として太陽電池の出力を有効に
利用するための装置に関する。本発明は水電解装置の入
力源として出力変動の大きな自然エネルギー(太陽光、
風力、波力エネルギー)等による発電システムを利用す
る場合にも適用できる。
【0002】
【従来の技術】従来技術を図7に示す。太陽電池1と水
電解装置6の間にDC−DCコンバータ103を設置す
ることで水電解装置6へ加える電圧を一定にしており、
太陽電池1の出力をより多く水電解に利用するにはDC
−DCコンバータ103の入力側に大容量の蓄電池を取
付ける必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、図7
に示すように太陽電池1と水電解装置6の間に配置した
DC−DCコンバータ103により電圧制御している
が、図5の水電解装置の特性図に示すように水電解装置
6に加える電圧の変動に対して水電解装置の電流は大き
く変動する特性を持つため、水電解装置6に流れる電流
の変動をDC−DCコンバータ103の電圧制御で抑え
ることは非常に難かしい。例えば定格点2V−50A
(図5の点A)において、電圧の変動が±0.01Vあ
ったとすると電流の変動は±2.5Aとなる。つまり電
圧の変動率1%に対し、電流の変動率は10%になって
しまう。したがって水電解装置に流れる電流の変動は大
きなものになりやすく、この電流変動が原因となり水電
解装置内の水電解セルの寿命を縮める恐れがある。また
太陽電池出力をより多く水電解に利用するためには図8
に示すように太陽電池出力の多くを大容量の蓄電池に蓄
える必要があり、システムの大形化、コスト増をまね
く。さらに蓄電池に蓄える電力が多くなるほど蓄電池の
変換ロスの量が増加しシステム効率が低下する。蓄電池
の容量は、1年のうち、太陽電池の出力が最も大きい日
にあわせて決定されるため、曇りがちな日など蓄電池の
利用率は非常に低いものとなる。そのため、無駄が多
い。本発明は、これらの問題を解決することができる水
電解システム用電力変換装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水電解シス
テム用電力変換装置は太陽電池1及び蓄電池2からDC
−DCコンバータ3を介して水電解装置6に電流を供給
する電解水素発生装置において、前記DC−DCコンバ
ータ3は、DC−DCコンバータの主回路4とDC−D
Cコンバータの制御回路5を具備し、前記DC−DCコ
ンバータの主回路4は、太陽電池1及び蓄電池2から電
圧7を入力するとともに水電解装置6に電流11を出力
し、前記DC−DCコンバータの制御回路5は、蓄電池
電圧の検出信号8を検知する手段Pと、水電解装置を流
れる電流の検出信号9を検知する手段Qと、前記両信号
8,9を比較し、前記蓄電池電圧の検出信号8の値によ
り、水電解装置を流れる電流の目標値を決定する手段R
を有し、前記水電解装置を流れる電流の目標値を決定す
る手段Rからの主回路制御信号10をDC−DCコンバ
ータの主回路4へ出力し、太陽電池1及び蓄電池2から
の出力電圧に応じて水電解装置6への入力電流11を段
階的に切り換えることを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明の太陽電池利用水電解システム用DC−
DCコンバータ3を用いることにより、水電解装置6に
流れる電流の変動を小さくすることができるため電流変
動により水電解セルが劣化することにより生じる水電解
装置6の電流効率低下を抑制することができる。それと
ともに水電解に利用する電力を、そのてきの太陽電池出
力に応じて切換えるため、蓄電池に蓄える電力が少なく
てすみ、必要な蓄電池容量の小容量化ができる。そのた
めシステムの小形化、低コストが図ることができる。同
時に水電解装置の低電流密度領域における運転をさける
ことができるため、システム効率を上昇させることが可
能となる。
【0006】
【実施例】本発明の第1実施例としての太陽電池利用水
電解システム用DC−DCコンバータ100W機につい
て図1〜図6に基づき説明する。図1は第1実施例のシ
ステム構成図を、図6は蓄電池2の充電特性を、図3は
太陽電池出力に対する蓄電池の充放電及び水電解装置利
用電力の特性を示す。使用する蓄電池2の放電終止電圧
は、5.3Vであり、DC−DCコンバータ3の動作開
始電圧は放電終止電圧よりも高い6.4Vに設定する。
【0007】図1に示すシステムにおいて、太陽電池1
が出力を開始すると、蓄電池2の電圧(すなわちDC−
DCコンバータ入力電圧)が上昇を始め、その電圧が
6.4Vに達した時点(すなわち図6の点A)でDC−
DCコンバータ3が水電解装置6に電流11を流し始め
る。水電解装置6で使用されている電力よりも太陽電池
1の発生電力の方が上回り始めると、蓄電池の電圧はさ
らに上昇を始め、予め設定した電流値切換え電圧(すな
わち図6の点B)に達した段階で、DC−DCコンバー
タ3は水電解装置6に流す電流を増加させる。これらの
動作を太陽電池出力、蓄電池電圧、水電解装置を流れる
電流により時間に対応させて示したのが図4である。こ
のように本発明のDC−DCコンバータ3では、入力側
に取付けた蓄電池2の電圧によって水電解装置6に流す
べき電流11を切換えていく手段Rを有する。また電流
切換え直後等に生じる一時的な入力電圧値の上昇あるい
は下降に過剰反応(ただちに元の電流値に戻ること)す
ることを避けるために、蓄電池電圧の検出信号を検知す
る手段Pと、水電解装置を流れる電流の検出信号を検知
する手段Rを有し、図2に示すように、電流切換え電圧
にヒステリシス特性を持たせている。
【0008】以上のような制御動作により、太陽電池の
出力と水電解装置の利用電力、蓄電池の充放電電力の関
係は図3のように表わせる。前述のように本発明装置
は、図1に示すようにDC−DCコンバータ3の出力電
流11(すなわち水電解装置6を流れる電流)を制御回
路5に取込み、定電流制御を行うことで水電解装置6に
一定の電流を供給する。さらにDC−DCコンバータ3
の入力電圧7(すなわち蓄電池2の電圧)を検出し、そ
の電圧値によって制御回路5内の出力電流目標値を切換
えることで水電解装置6に流れる電流を切換えるという
制御を行う。
【0009】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で以下に記載するような効果を生ずる。 (1)本発明の採用により、太陽電池出力の変動が原因
で生じる水電解装置の劣化を防止できるため、電流効率
の低下を抑制することが可能となる。
【0010】(2)また、水電解に利用する電力をその
ときの太陽電池出力に応じて切換えるため、従来方式に
比べ蓄電池に蓄える電力が少なくてすみ、蓄電池の小容
量化によるシステムの小形化・低コスト化、蓄電流の変
換ロス減少に伴うシステム効率の上昇が期待できる。
【0011】(3)さらにシステムが稼動する最低電圧
を蓄電池の放電終止電圧より高めの電圧に設定すること
により、蓄電池の長寿命化が図れると同時に、水電解装
置の低電流密度領域(電流効率が低い領域)における運
転を避けることができるため、システム効率をさらに上
昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るシステムの構成図。
【図2】第1実施例に係る電流切換えの特性図。
【図3】第1実施例に係る太陽電池の出力に対する蓄電
池の充放電及び水電解装置利用電力の特性図。
【図4】第1実施例に係るシステム各部の特性図。
【図5】水電解装置の特性図。
【図6】第1の実施例に係る蓄電池の充電特性図。
【図7】従来装置のシステム構成図。
【図8】従来装置における、太陽電池出力に対する蓄電
池の充放電及び水電解装置利用電力の特性図。
【符号の説明】
1…太陽電池 2…蓄電池 3…DC−DCコンバータ 4…DC−DCコンバータ3の主回路 5…DC−DCコンバータ3の制御回路 6…水電解装置 7…DC−DCコンバータ3の入力電圧 (太陽電池及び蓄電池の出力電圧) 8…蓄電池電圧の検出信号 (太陽電池及び蓄電池の出力電圧の検出信号) 9…水電解装置を流れる電流の検出信号 10…DC−DCコンバータ3の主回路制御信号 11…DC−DCコンバータ3の出力電流 (水電解装置の入力電流) 103…DC−DCコンバータ 104…DC−DCコンバータ103の主回路 105…DC−DCコンバータ103の制御回路 109…水電解装置に加わる電圧の検出信号 110…DC−DCコンバータ103の主回路制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加幡 達雄 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池(1)及び蓄電池(2)からD
    C−DCコンバータ(3)を介して水電解装置(6)に
    電流を供給する電解水素発生装置において、前記DC−
    DCコンバータ(3)は、DC−DCコンバータの主回
    路(4)とDC−DCコンバータの制御回路(5)を具
    備し、前記DC−DCコンバータの主回路(4)は、太
    陽電池(1)及び蓄電池(2)から電圧(7)を入力す
    るとともに水電解装置(6)に電流(11)を出力し、
    前記DC−DCコンバータの制御回路(5)は、蓄電池
    電圧の検出信号(8)を検知する手段(P)と、水電解
    装置を流れる電流の検出信号(9)を検知する手段
    (Q)と、前記両信号(8,9)を比較し前記蓄電池電
    圧の検出信号(8)の値により水電解装置を流れる電流
    の目標値を決定する手段(R)を有し、前記水電解装置
    を流れる電流の目標値を決定する手段(R)からの主回
    路制御信号(10)をDC−DCコンバータの主回路
    (4)へ出力し、太陽電池(1)及び蓄電池(2)から
    の出力電圧に応じて水電解装置(6)への入力電流(1
    1)を段階的に切り換えることを特徴とする水電解シス
    テム用電力変換装置。
JP6024283A 1994-02-22 1994-02-22 水電解システム用電力変換装置 Withdrawn JPH07233493A (ja)

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