CN110042412B - 水电解装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及水电解装置。水电解装置(10)具备：密封构件(72)，其将阴极侧密封；以及耐压构件(74)，其从外方围绕该密封构件(72)。耐压构件(74)具有突出部(82)，该突出部(82)以指向密封构件(72)的方式突出到与密封构件(72)相向的内周壁侧，包括膜抵接面(86)和密封件抵接面(88)，该膜抵接面(86)与电解质膜(40)抵接，被在阴极电极催化剂层(44a)产生的氢气施压的密封构件(72)与该密封件抵接面(88)抵接。

Description

水电解装置

技术领域

本发明涉及一种对水进行电解来产生氧气和氢气的水电解装置。

背景技术

水电解装置作为对水进行电解来产生氢气(以及氧气)的装置而众所周知，所得到的氢气例如被供给到燃料电池来用作燃料气体。

进一步具体来讲，水电解装置具有在由固体高分子形成的电解质膜的一面形成阳极电极催化剂层、在另一面形成阴极电极催化剂层而成的电解质膜-电极结构体。电解质膜-电极结构体被在阳极电极催化剂层以及阴极电极催化剂层的外方分别配设的供电体夹在中间。当经由供电体向电解质膜-电极结构体供给电力时，在阳极电极催化剂层，水被电解，由此生成氢离子(质子)和氧气。其中的质子透过电解质膜后移动到阴极电极催化剂层，与电子结合后变化为氢气。另一方面，在阳极电极催化剂层生成的氧气与剩余的水一起从水电解装置排出。

这里，存在获得的在阴极电极催化剂层产生的氢气的压力比在阳极电极催化剂层生成的氧气高的情况。作为这种水电解装置，如日本特开2016-89229号公报所记载的那样，已知压差式高压水电解装置。在压差式高压水电解装置中，阴极侧的内压变大，因此在阴极侧设置用于防止氢气泄漏的密封构件(例如O型圈)以及从其外方围绕密封构件的耐压构件。

发明内容

氢气的压力作用于密封构件。近来，要求以较大的高压得到氢气，但是存在以下担忧：当过度的高压作用于密封构件时，该密封构件损伤。在该情况下，难以得到充分的密封能力。

本发明的主要目的在于提供一种能够消除密封构件发生损伤的担忧的水电解装置。

本发明的另一目的在于提供一种能够得到充分的密封能力的水电解装置。

根据本发明的一个实施方式，提供一种水电解装置，该水电解装置具备：

阳极侧隔板；

阴极侧隔板；

电解质膜-电极结构体，其是通过在电解质膜设置阳极电极催化剂层和阴极电极催化剂层而构成的，位于所述阳极侧隔板与所述阴极侧隔板之间；

密封构件，其插入在所述阴极侧隔板与所述电解质膜-电极结构体之间，围绕所述阴极电极催化剂层；以及

耐压构件，其从外方围绕所述密封构件，

其中，所述耐压构件具有突出部，该突出部以指向所述密封构件的方式突出到与所述密封构件相向的部位，该突出部包括膜抵接面和密封件抵接面，所述膜抵接面与所述电解质膜抵接，被在所述阴极电极催化剂层产生的氢气施压的所述密封构件与所述密封件抵接面抵接。

在该情况下，承受所生成的氢气施压的密封构件强力地挤压外周侧的耐压构件的密封件抵接面。这时，密封构件被推压向耐压构件的密封件抵接面，另一方面，随着耐压构件的密封件抵接面被挤压，耐压构件的膜抵接面被推压向电解质膜。这是由于对密封件抵接面的挤压力被分散到膜抵接面。通过该推压，电解质膜与耐压构件彼此紧密接合。因此，密封构件填入电解质膜侧而溢出的情况显著减少。

当停止生成氢气时，原本承受施压而被压缩的密封构件伸长来要恢复至原来的形状。如上所述那样密封构件不会填入电解质膜侧，因此能够有效地防止在密封构件的形状恢复时该密封构件破损。即，密封构件发生损伤的担忧被消除，并且能够得到充分的密封能力。

而且，电解质膜被膜抵接面推压，因此该电解质不容易发生位置偏移。作为其结果，能够抑制随着氢气的生成和停止生成的压力变动而电解质膜产生褶皱。由于这样的理由，也能够抑制电解质膜发生损伤。

也可以在耐压构件设置与所述突出部不同的另一突出部(第二突出部)。该另一突出部只要设为如下即可：该另一突出部具有与阴极侧隔板抵接的隔板抵接面，并且与所述突出部共有密封件抵接面。在该情况下，在突出部与另一突出部之间形成将密封件抵接面设为内表面的凹部。即，凹部为供密封构件的一部分进入来进行收容的收容部。

在该情况下，密封构件的挤压力还被分散到隔板抵接面侧。从而，避免力集中于电解质膜与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间，因此进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间。因此，能够进一步有效地避免密封构件发生损伤。

优选的是，凹部的内表面弯曲形成为圆弧状。在该情况下，承受来自氢气的施压的密封构件以其外周壁沿着凹部的内表面的方式压缩变形。因此，密封构件的挤压力容易遍及耐压构件的整个厚度方向地分散。

优选的是，密封构件是剖面呈圆形的密封构件，并且凹部的最深部的曲率半径比密封构件的剖面的曲率半径大。由此，特别是突出部的、膜抵接面与密封件抵接面的交叉角度变小。作为其结果，密封构件被突出部引导而容易进入凹部。因此，进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间。

还有，优选的是，将凹部的开口宽度设定得比密封构件的剖面的直径大。这是由于，在该情况下，进一步使承受氢气施压的密封构件容易进入凹部内。

优选的是，在设置另一突出部的情况下，使隔板抵接面与密封件抵接面的交叉角度处于超过0°且小于45°的范围内。在该情况下，密封构件也不容易进入耐压构件与阴极侧隔板之间。同样地，当使突出部的、膜抵接面与密封件抵接面的交叉角度也超过0°且小于45°时，进一步使密封构件难以进入电解质膜与耐压构件之间。

根据本发明，设置从外方将密封阴极的密封构件围绕的耐压构件的突出部，该突出部以指向密封构件的方式突出到与密封构件相向的部位(内周壁)，该突出部包括膜抵接面和密封件抵接面，该膜抵接面与电解质膜抵接，被在阴极电极催化剂层产生的氢气挤压的密封构件与该密封件抵接面抵接。从而，当密封构件随着承受所生成的氢气施压而挤压密封件抵接面时，其挤压力分散到膜抵接面。

从而，膜抵接面被推压向电解质膜。因此，防止密封构件进入电解质膜与耐压构件之间、换言之防止密封构件卡住，因此在停止生成氢气而阴极侧脱压时，原本被压缩的密封构件伸长(恢复为原来的形状)是容易的。由此，密封构件发生损伤的担忧被消除，并且能够得到充分的密封能力。

根据参照附图来进行的以下实施方式的说明，可以容易地理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的压差式高压水电解装置(水电解装置)的概要整体立体图。

图2是构成图1的压差式高压水电解装置的高压水电解单体的分解立体图。

图3是图2中的III-III线箭头方向的剖视图。

图4是高压水电解单体的主要部分放大剖视图。

图5是表示与图4相比大O型圈(密封构件)从内周壁侧被施压而压缩的状态的主要部分放大剖视图。

图6是表示使用没有形成突出部和凹部的耐压构件时的、大O型圈从内周壁侧被施压而压缩的状态的主要部分放大剖视图。

图7是使用设置有与第一突出部(突出部)相比突出量小的第二突出部(另一突出部)的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。

图8是使用设置有密封件抵接面与隔板抵接面的交叉角度设定为直角的第二突出部的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。

图9是使用突出部的上端位于耐压构件在厚度方向的大致中央的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。

图10是使用突出部的上端与耐压构件的上端一致的耐压构件的高压水电解单体的主要部分放大剖视图。

具体实施方式

下面，对于本发明所涉及的水电解装置，列举优选的实施方式，参照附图来详细说明。

图1是本实施方式所涉及的压差式高压水电解装置10(水电解装置)的概要整体立体图。该压差式高压水电解装置10具备层叠多个高压水电解单体12而成的层叠体14。此外，在图1中，沿着铅垂方向(箭头符号A方向)层叠高压水电解单体12，但是也可以沿着水平方向(箭头符号B方向)层叠高压水电解单体12。

在层叠体14的层叠方向一端(上端)，从下方朝向上方依序配设均呈大致圆盘形的接线板16a、绝缘板18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向另一端(下端)也同样地，从上方朝向下方依序配设均呈大致圆盘形的接线板16b、绝缘板18b以及端板20b。

关于在压差式高压水电解装置10，借助在箭头符号A方向延伸的四根联杆22来将端板20a、20b之间拉紧保持为一体，在层叠方向紧固连结。此外，压差式高压水电解装置10也可以采用以下结构：利用包括端板20a、20b作为端板的箱状壳体(未图示)来保持为一体。另外，压差式高压水电解装置10作为整体具有大致圆柱体形状，但是能够设定为立方体形状等各种各样的形状。

在接线板16a、16b的侧部，向外方突出地设置端子部24a、24b。电解电源28经由导线26a、26b来与端子部24a、24b电连接。

如图2和图3所示，高压水电解单体12具备大致圆盘状的电解质膜-电极结构体30以及夹持该电解质膜-电极结构体30的阳极侧隔板32和阴极侧隔板34。在阳极侧隔板32与阴极侧隔板34之间配置呈大致圆环形的树脂框构件36。在树脂框构件36的中空内部收容电解质膜-电极结构体30等。

在树脂框构件36的上开口底部、下开口底部设置密封构件37a、37b。阳极侧隔板32、阴极侧隔板34借助该密封构件37a、37b来分别将树脂框构件36的上开口底部、下开口底部闭塞。

在树脂框构件36的直径方向的一端，设置水供给连通孔38a，该水供给连通孔38a在层叠方向(箭头符号A方向)相互连通，用于供给水(纯水)。另外，在树脂框构件36的直径方向另一端设置水排出连通孔38b，该水排出连通孔38b用于排出因反应而生成的氧气以及未反应的水(混合流体)。

如图1所示，在层叠方向的最下方配置的树脂框构件36的侧部连接与水供给连通孔38a连通的水供给口39a。另外，在层叠方向的最上方配置的树脂框构件36的侧部连接与水排出连通孔38b连通的水排出口39b。

在高压水电解单体12的中央部，设置高压氢气连通孔38c，该高压氢气连通孔38c贯通电解区域的大致中央，并在层叠方向相互连通(参照图2和图3)。高压氢气连通孔38c排出因反应而生成的、比同样因反应而生成的氧气的压力高(例如1MPa～80MPa)的氢气。

阳极侧隔板32以及阴极侧隔板34具有大致圆盘状，并且例如由碳构件等构成。除此以外，阳极侧隔板32以及阴极侧隔板34也可以是通过对钢板、不锈钢板、钛板、铝板、镀处理钢板、或者对其金属表面实施用于防腐蚀的表面处理后得到的金属板进行冲压成型而得到的。或者，也可以是在切削加工之后实施用于防腐蚀的表面处理来构成的。

电解质膜-电极结构体30具备由呈大致环形的固体高分子膜构成的电解质膜40。电解质膜40被具有环形的用于电解的阳极供电体42和阴极供电体44夹持。电解质膜40例如由碳化氢(HC)系的膜或者氟系的固体高分子膜构成。

在电解质膜40的一方的面设置具有环形的阳极电极催化剂层42a。在电解质膜40的另一方的面形成具有环形的阴极电极催化剂层44a。作为阳极电极催化剂层42a，例如使用Ru(钌)系催化剂，作为阴极电极催化剂层44a，例如使用白金催化剂。在电解质膜40、阳极电极催化剂层42a、阴极电极催化剂层44a的大致中央部形成高压氢气连通孔38c。

阳极供电体42以及阴极供电体44例如由球状雾化钛粉末(日文：球状アトマイズチタン粉末)的烧结体(多孔质导电体)构成。阳极供电体42以及阴极供电体44设置研削加工后进行蚀刻处理的平滑表面部，并且空隙率被设定为10％～50％的范围内，更优选为被设定在20％～40％的范围内。在阳极供电体42的外周缘部嵌入框部42e。与阳极供电体42相比致密地构成框部42e。此外，也能够致密地构成阳极供电体42的外周部，由此将所述外周部设为框部42e。

利用树脂框构件36的中空内部和阳极侧隔板32形成用于收容阳极供电体42的阳极室45an。另一方面，利用树脂框构件36的中空内部和阴极侧隔板34形成用于收容阴极供电体44的阴极室45ca。

在阳极侧隔板32与阳极供电体42之间(阳极室45an)夹装水流路构件46，并且，在所述阳极供电体42与阳极电极催化剂层42a之间夹装保护片构件48。如图2所示，水流路构件46具有大致圆板形，在外周部以大致180°的相位差形成入口突起部46a以及出口突起部46b。

在入口突起部46a形成与水供给连通孔38a连通的供给连结路50a。该供给连结路50a与水流路50b连通(参照图3)。还有，在水流路50b连通多个孔部50c，该孔部50c朝向阳极供电体42开口。另一方面，在出口突起部46b形成与水流路50b连通的排出连结路50d，该排出连结路50d与水排出连通孔38b连通。

保护片构件48的内周配置于比阳极供电体42以及阴极供电体44的内周靠内方的位置，并且保护片构件48的外周位置被设定于与电解质膜40、阳极供电体42以及水流路构件46的外周位置相同的位置。另外，保护片构件48具有在层叠方向与阳极电极催化剂层42a相向的范围(电解区域)设置的多个贯通孔48a，并且在电解区域的外方具有框部48b。在框部48b例如形成长方形的孔部(未图示)。

在阳极侧隔板32与电解质膜40之间配置围绕高压氢气连通孔38c的连通孔构件52。连通孔构件52呈大致圆柱形，在轴向两端设置被切成环状切口的形状的密封室52a、52b。在密封室52a、52b配置围绕高压氢气连通孔38c来进行密封的密封构件(小O型圈)54a、54b。在连通孔构件52的与电解质膜40相向的端面形成用于配置保护片构件48的槽部52s。

在密封室52a、52b与高压氢气连通孔38c之间配设圆筒形的多孔质构件56。在多孔质构件56的中央部形成高压氢气连通孔38c。多孔质构件56夹装于阳极侧隔板32与电解质膜40之间。多孔质构件56由陶瓷制多孔质体、树脂制多孔质体或者陶瓷与树脂的混合材料制多孔质体形成，但是也可以使用除此之外的各种各样的材料。

如图2和图3所示，在阴极室45ca配置载荷施加机构58，该载荷施加机构58用于使阴极供电体44向电解质膜40侧施压。该载荷施加机构58构成为包括弹性构件、例如板簧60，该板簧60经由金属制的板簧座(垫片构件)62对阴极供电体44施加载荷。另外，除了板簧60之外，还能够使用盘簧或螺旋弹簧等作为弹性构件。

在阴极供电体44与板簧座62之间配置导电片66。导电片66例如由钛、S US或者铁等金属片构成，并且具有环形，并且被设定为与阴极供电体44大致相同的直径。

在阴极供电体44的中央部，以位于导电片66与电解质膜40之间的方式配置绝缘构件、例如树脂片68。树脂片68与阴极供电体44的内周面嵌合。树脂片68被设定为与阴极供电体44大致相同的厚度。作为树脂片68，例如使用PE N(聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺膜等。

在树脂片68与阴极侧隔板34之间配置连通孔构件70。连通孔构件70具有圆筒形，在中央部形成高压氢气连通孔38c。在连通孔构件70的轴向的一端形成将阴极室45ca与高压氢气连通孔38c连通的氢气排出通路71。

在阴极室45ca配置围绕阴极供电体44、板簧座62以及导电片66的外周的大O型圈72(密封构件)。在本实施方式中，作为大O型圈72，例示了剖面为圆形的O型圈。在大O型圈72与阴极电极催化剂层44a之间，形成能够供在阴极电极催化剂层44a产生的氢气进入的空隙73。该空隙73是阴极室45ca的一部分。

在大O型圈72的外周侧，配置与该大O型圈72相比硬度高的耐压构件74。耐压构件74具有大致环形，并且外周部与树脂框构件36的内周部嵌合。

如图4中详细示出那样，耐压构件74的内周侧、即面临大O型圈72的一侧的部位呈朝向外周侧切成圆弧状切口那样的形状，由此形成有凹部80。切除量(凹部80的陷下量)在耐压构件74的厚度方向的大致中央处最大。换言之，凹部80的最深部位于耐压构件74在厚度方向的大致中央的位置。通过形成这样的凹部80，在耐压构件74的厚度方向的下端以及上端，第一突出部82(突出部)、第二突出部84(另一突出部)相对于凹部80而言相对地突出。第一突出部82、第二突出部84的基端为与凹部80的底部相同的平面。

第一突出部82具有膜抵接面86和密封件抵接面88，该膜抵接面86与电解质膜40抵接，该密封件抵接面88以从该膜抵接面86折回的方式延续且与所述凹部80的弯曲内表面连成一体。被所产生的氢气施压的大O型圈72的外周壁与凹部80的弯曲内表面和密封件抵接面88抵接。此外，也可以是，在氢气的挤压力不作用于大O型圈72的时候，该大O型圈72的外周壁与密封件抵接面88抵接。

一方的第二突出部84被设置成以凹部80的最深部为基准来与第一突出部82线对称。该第二突出部84与第一突出部82共有密封件抵接面88，并且该第二突出部84具有与阴极侧隔板34抵接的隔板抵接面90。

膜抵接面86与密封件抵接面88的交叉角度θ1、隔板抵接面90与密封件抵接面88的交叉角度θ2均为锐角，优选处于超过0°且小于45°的范围内。在该情况下，如后所述，在产生高压的氢气而挤压力作用于大O型圈72时，该挤压力被良好地传递到耐压构件74侧。

受氢气施压而被压缩的大O型圈72的一部分进入凹部80而被收容。即，凹部80作为收容部来发挥功能。优选的是，将凹部80(弯曲内表面)的最深部的曲率半径R1设定得比大O型圈72的剖面的半径R2大。这是由于，在该情况下，容易使交叉角度θ1、θ2处于超过0°且小于45°的范围内。

优选的是，凹部80的开口宽度(从第一突出部82的前端上表面至第二突出部84的前端下表面的距离)W比大O型圈72的剖面的直径、即R2的2倍大。从而，可以使耐压构件74的厚度比大O型圈72的直径大。由此，容易使承受氢气施压的大O型圈72进入凹部80。

本实施方式所涉及的压差式高压水电解装置10基本上如以上那样构成，然后，利用与该压差式高压水电解装置10的动作之间的关系来说明该压差式高压水电解装置10的作用效果。

在开始水的电解时，如图1所示，从水供给口39a向水供给连通孔38a供给水，并且将来自电解电源28的电力经由导线26a、26b施加到接线板16a、16b的端子部24a、24b。因此，如图3所示，在各高压水电解单体12中，从水供给连通孔38a通过供给连结路50a向水流路构件46的水流路50b供给水。水从多个孔部50c被供给到阳极供电体42，移动到作为多孔质体的该阳极供电体42内。

水还通过贯通孔48a到达阳极电极催化剂层42a。在该阳极电极催化剂层42a，水被电解，发生生成质子、电子以及氧气的阳极反应。其中的质子透过电解质膜40后移动到阴极电极催化剂层44a侧，发生与电子结合的阴极反应。其结果，得到作为气相的氢气。

氢气沿着阴极供电体44的内部的氢气流路向阴极室45ca流动，再从氢气排出通路71排出到高压氢气连通孔38c。氢气能够在维持为比水供给连通孔38a高压的状态下流过高压氢气连通孔38c并取出到压差式高压水电解装置10的外部。另一方面，因阳极反应生成的氧气和未反应的水从水排出连通孔38b经由水排出口39b排出到压差式高压水电解装置10的外部。

在阴极电极催化剂层44a产生的氢气的一部分进入包括空隙73的阴极室45ca。进入阴极室45ca、进而进入空隙73的氢气如上所述那样是高压的，因此在各高压水电解单体12中，大O型圈72的内方为高压，外方为低压。因此，如图5所示，使大O型圈72移动并且压缩的挤压力起作用，从而将该大O型圈72推压向耐压构件74侧。

如图6所示，在使用没有形成第一突出部82、第二突出部84以及凹部80的、内周壁沿着厚度方向呈直线形的耐压构件74a的情况下，在被高压的氢气从内周侧施压的大O型圈72的外周侧，力特别作用于耐压构件74a的角部。其结果，面临耐压构件74a侧的外周壁的一部分、即与由电解质膜40和耐压构件74a形成的角部接近的部位以及与由耐压构件74a和阴极侧隔板34形成的角部接近的部位分别被挤压向该角部。因此，推测挤压力会集中于耐压构件74a的面临角部的部位。

电解质膜40是薄膜，并且大O型圈72由橡胶等形成。因此，电解质膜40以及大O型圈72是比较软质的。从而，存在以下可能性：在氢气的压力过度大的情况下，大O型圈72的外周壁的一部分进入电解质膜40与耐压构件74a之间的细小空隙。换言之，大O型圈72填入电解质膜40与耐压构件74a之间。当在该状态下停止生成氢气并且通过后述的脱压来使大O型圈72的内周壁侧恢复为常压时，大O型圈72的内周壁侧会被拉向直径方向内方。作为其结果，存在大O型圈72发生损伤的担忧。

与之相对，在本实施方式中，在耐压构件74的内周壁侧形成以使厚度方向的大致中央部为最深部的方式切成圆弧形切口的形状的凹部80，由此，形成相对于凹部80而言相对地突出的第一突出部82、第二突出部84。在该情况下，如图5所示，大O型圈72的外周壁在内周壁侧承受氢气施压时，能够进入凹部80内。在凹部80的开口宽度W比大O型圈72的直径大时，该进入是容易的。

而且，第一突出部82的膜抵接面86与密封件抵接面88的交叉角度θ1以及第二突出部84的隔板抵接面90与密封件抵接面88的交叉角度θ2均为锐角，优选处于超过0°且小于45°的范围内。从而，大O型圈72被第一突出部82以及第二突出部84引导进入凹部80内。即，这也使大O型圈72容易进入凹部80内。

已进入凹部80内的外周壁沿着凹部80的弯曲内表面的圆弧形而弯曲。因此，大O型圈72的挤压力沿着凹部80的弯曲内表面被分散。即，能够避免挤压力集中于角部。这一点与大O型圈72容易进入凹部80内相辅相成，即使在以大的高压产生氢气时，也能够抑制被推压向耐压构件74的内周壁的大O型圈72的外周壁进入(填入)电解质膜40与第一突出部82之间或者第二突出部84与阴极侧隔板34之间的空隙。

即，根据本实施方式，避免大O型圈72的外周壁卡在电解质膜40与耐压构件74之间或者耐压构件74与阴极侧隔板34之间。从而，在进行阴极的脱压时，大O型圈72的外周壁向直径方向内方移动是容易的，换言之，大O型圈72恢复为原来的形状是容易的。因此，能够避免大O型圈72发生损伤。从而，利用大O型圈72能够得到充分的密封能力。

这里，大O型圈72与凹部80的弯曲内表面(密封件抵接面88)抵接。因此，第一突出部82承受大O型圈72挤压，因此膜抵接面86被推压向电解质膜40。从而，电解质膜-电极结构体30被强力地推压向保护片构件48。

在不存在第一突出部82的情况下，随着承受氢气施压的大O型圈72移动，电解质膜40被拉伸，存在该电解质膜40产生褶皱的担忧。与之相对，在本实施方式中，如上所述那样大O型圈72挤压第一突出部82，由此电解质膜40(电解质膜-电极结构体30)被推压向保护片构件48。

根据该挤压，电解质膜-电极结构体30不容易相对于保护片构件48发生位置偏移。从而，即使大O型圈72移动，也能够避免电解质膜40随之被拉伸。因此，该电解质膜40产生褶皱的担忧被消除。

而且，通过该推压，膜抵接面86与电解质膜40紧密接合，因此电解质膜40与耐压构件74之间的空隙变得狭小。从而，进一步使大O型圈72难以进入电解质膜40与耐压构件74之间。

在为了停止电解而停止压差式高压水电解装置10的运转时，对阴极室45ca实施脱压(减压)处理，以解除低压(常压)侧的阳极室45an与高压侧的阴极室45ca的压力差。其结果是，大O型圈72的内方与外方变得压力相同。因此，大O型圈72被从氢气施压中释放，因此该大O型圈72伸长来恢复为原来的形状，并且移动到原来的位置。

这时，耐压构件74的第一突出部82与电解质膜40抵接的状态也持续。从而，与上述同样地，电解质膜-电极结构体30难以相对于保护片构件48发生位置偏移，从而避免电解质膜40随着大O型圈72的移动而被拉伸。即，该电解质膜40产生褶皱的担忧被消除。

在重复电解的开始和停止的状况下，也根据与上述同样的理由来避免电解质膜40随着大O型圈72移动而被拉伸。从而，防止产生褶皱。褶皱的产生是损伤的一个因素，因此根据本实施方式，能够有效地避免因开始电解时(产生氢气时)与停止电解时的压力差而导致电解质膜-电极结构体30发生损伤。

本发明不特别限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

例如，并不需要特别地使第一突出部82与第二突出部84线对称，也可以是如下的耐压构件74b：如图7所示，例如，第二突出部84的突出量被设定得比第一突出部82小。

阴极侧隔板34是硬质的，相比于电解质膜40与耐压构件74之间，大O型圈72更难以进入该阴极侧隔板34与耐压构件74之间。因而，也可以设为使用如下耐压构件74c，该耐压构件74c的第二突出部84的交叉角度θ2例如如图8所示那样被设定为直角。

另外，也可以采用如图9和图10所示那样仅设置有与电解质膜40抵接的突出部100、102的耐压构件74d、74e。突出部100以耐压构件74d的厚度方向的大致中央为上端，另一方面，突出部102的上端与耐压构件74e的上端一致。

还有，密封构件并不特别限定于大O型圈72(O型圈)，也可以是X型环、方型环等。

无论在哪种情况下，都得到与上述同样的效果。

Claims (7)

1.一种水电解装置(10)，具备：

阳极侧隔板(32)；

阴极侧隔板(34)；

电解质膜-电极结构体(30)，其是通过在电解质膜(40)设置阳极电极催化剂层(42a)和阴极电极催化剂层(44a)而构成的，位于所述阳极侧隔板(32)与所述阴极侧隔板(34)之间；

密封构件(72)，其插入在所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜-电极结构体(30)之间，围绕所述阴极电极催化剂层(44a)；以及

耐压构件(74)，其从外方围绕所述密封构件(72)，

所述水电解装置(10)的特征在于，

所述耐压构件(74)具有突出部(82)，该突出部(82)以指向所述密封构件(72)的方式突出到与所述密封构件(72)相向的部位，该突出部(82)包括膜抵接面(86)和密封件抵接面(88)，所述膜抵接面(86)与所述电解质膜(40)抵接，被在所述阴极电极催化剂层(44a)产生的氢气施压而指向所述耐压构件(74)移动的所述密封构件(72)与所述密封件抵接面(88)抵接。

2.根据权利要求1所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述耐压构件(74)还具有另一突出部(84)，该另一突出部(84)具有与所述阴极侧隔板(34)抵接的隔板抵接面(90)，并且与所述突出部(82)共有所述密封件抵接面(88)，所述突出部(82)与所述另一突出部(84)之间为以所述密封件抵接面(88)为内表面的凹部(80)。

3.根据权利要求2所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述凹部(80)的内表面弯曲形成为圆弧状。

4.根据权利要求3所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述密封构件(72)是剖面呈圆形的密封构件，并且，所述凹部(80)的最深部的曲率半径(R1)比所述密封构件(72)的剖面的曲率半径(R2)大。

5.根据权利要求3或4所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述凹部(80)的开口宽度(W)被设定得比所述密封构件(72)的剖面的直径大。

6.根据权利要求2所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述另一突出部(84)的、所述隔板抵接面(90)与所述密封件抵接面(88)的交叉角度超过0°且小于45°。

7.根据权利要求1所述的水电解装置(10)，其特征在于，

所述突出部(82)的、所述膜抵接面(86)与所述密封件抵接面(88)的交叉角度θ1超过0°且小于45°。

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