CN110241436B

CN110241436B - 水电解装置

Info

Publication number: CN110241436B
Application number: CN201910171578.6A
Authority: CN
Inventors: 石川博之; 大门锐刀
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: JP7044593B2; CN110241436A; JP2019157164A

Abstract

本发明涉及水电解装置(10)，其具有密封阴极侧的密封构件(72)和从外方围绕该密封构件(72)的耐压构件(74)。在耐压构件(74)的、面对电解质膜‑电极结构体(30)的第一端面和面对阴极侧隔板(34)的第二端面设置凹凸(90、92)。从而，耐压构件(74)的两端面经由凹凸(90、92)中的凸(92)的前端面分别与绝缘体(94)、阴极侧隔板(34)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

水电解装置已知为对水进行电解来产生氢气(和氧气)的装置，所得到的氢气例如被供给到燃料电池而作为燃料气体使用。

更具体地说，水电解装置具有电解质膜-电极结构体，该电解质膜-电极结构体在由固体高分子形成的电解质膜的一面形成有阳极电极催化剂层，在另一面形成有阴极电极催化剂层。电解质膜-电极结构体被分别配设于阳极电极催化剂层和阴极电极催化剂层的外方的供电体夹持。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对水进行电解，由此生成氢离子(质子)和氧气。其中的质子透过电解质膜移动到阴极电极催化剂层，与电子结合变为氢气。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被排出。

在此，可能存在与在阳极电极催化剂层生成的氧气相比在阴极电极催化剂层产生的氢气为高压的情况。在该水电解装置中，由于阴极侧的内压变大，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)以及从外方围绕密封构件的耐压构件。

另外，如日本专利第6091012号公报所示的那样，还存在设置用于避免电解质膜发生损伤的绝缘性增强构件的情况。该情况下，绝缘性增强构件由薄膜形成，并且与耐压构件接合。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的主要目的在于提供能够更有效地避免电解质膜、密封构件发生破损的水电解装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个实施方式，提供水电解装置，该水电解装置具有：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来构成的，位于阳极侧隔板与阴极侧隔板之间；密封构件，其被阴极侧隔板与电解质膜-电极结构体夹持，并且围绕阴极电极催化剂层；耐压构件，其从外方围绕密封构件，其中，在耐压构件的、面对电解质膜-电极结构体的第一端面和面对阴极侧隔板的第二端面形成凹凸，所述水电解装置还具有被插入在耐压构件与电解质膜-电极结构体之间的绝缘体。

即，在本发明中，以使耐压构件的第一端面和第二端面成为规定的表面粗糙度的方式进行粗糙化。因此，第一端面相对于绝缘体不是面接触，而是仅经由凸部的前端以多个点接触的方式抵接。第二端面也同样地，相对于阴极侧隔板以多个点接触的方式抵接。从而，在绝缘体与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间形成若干的间隙(clearance)。

当在密封构件的内周侧的阴极处产生高压的氢气时，密封构件的外周侧(耐压构件)为正常压力，因此透过了密封构件的内部的氢气、透过了电解质膜的氢气可能会进入绝缘体与耐压构件的第一端面之间、第二端面与阴极侧隔板之间。但是，在本发明中，如上述那样在该部位形成有间隙。因此，在停止生成氢气后对阴极进行脱压时，进入到间隙的氢气能够被迅速地排出。

其结果，能够防止高压的氢气滞留在绝缘体与第一端面之间、第二端面与阴极侧隔板之间，因此能够避免在密封构件的内周侧与外周侧产生压差。从而，能够避免如下情况：因该压差引起密封构件挤入(日文：噛み込む)绝缘体与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间，或密封构件被向电解质膜-电极结构体侧推压而在密封构件与电解质膜-电极结构体之间形成间隙。由此，能够有效地避免电解质膜、密封构件发生损伤。

耐压构件的第一端面，即，相对于绝缘体而言点接触的端面的表面粗糙度优选被设定在最大高度为1.5μm～13.0μm的范围内。该情况下，容易排出氢气，并且容易防止密封构件挤入绝缘体与耐压构件之间。

另外，优选的是，将表面压力施加构件夹在密封构件与耐压构件之间，该表面压力施加构件承受来自密封构件的挤压并对电解质膜-电极结构体施加压力。在生成氢气时，该表面压力施加构件承受来自密封构件的挤压。因此，变换为挤压电解质膜-电极结构体的力(表面压力)。从而，有效地防止在密封构件随着氢气的生成和停止生成而进行压缩或者伸缩时，电解质膜-电极结构体发生位置偏移。

而且，在生成氢气时密封构件的外周壁与表面压力施加构件抵接并被压缩，因此有效地防止该密封构件的外周壁被挤入绝缘体与耐压构件之间。

在以上的结构中，优选的是，绝缘体相对于耐压构件和电解质膜-电极结构体不进行接合(日文：接着)。在进行接合的情况下，存在所述凹凸进而间隙被接合剂(日文：接着剤)填充的可能性。因此在这样的状态下，难以排出氢气。

根据本发明，在从外周侧围绕密封构件的耐压构件的、面对电解质膜-电极结构体的第一端面、面对阴极侧隔板的第二端面形成凹凸。因此，能够避免密封构件挤入绝缘体与耐压构件之间、耐压构件与阴极侧隔板之间，或者密封构件从耐压构件分离。由此，能够防止电解质膜、密封构件发生损伤。

根据参照附图所作的对以下的实施方式进行的说明，容易理解所述目的、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是表示高压氢气的挤压力作用于大O型圈(密封构件)的状态下的主要部分放大剖视图。

图6是表示在形成了最大高度为0.4μm的凹凸时的、层叠体内的压力(氢气压)与在该层叠体外的氢气浓度的随时间变化的曲线图。

图7是表示在形成了最大高度为1.68μm的凹凸时的、层叠体内的压力与在该层叠体外的氢气浓度的随时间变化的曲线图。

图8是表示在形成了最大高度为8.0μm的凹凸时的、层叠体内的压力与在该层叠体外的氢气浓度的随时间变化的曲线图。

具体实施方式

下面，关于本发明所涉及的水电解装置，列举优选的实施方式并参照附图详细地进行说明。

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具备将多个高压水电解单体12层叠而成的层叠体14。此外，在图1中，将高压水电解单体12沿着铅垂方向(箭头符号A方向)进行层叠，但是也可以沿着水平方向(箭头符号B方向)进行层叠。

在层叠体14的层叠方向的一端(上端)，从下方朝向上方依序配设均呈大致圆盘形状的端子板16a、绝缘板18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向的另一端(下端)也同样地，从上方朝向下方依序配设均呈大致圆盘形状的端子板16b、绝缘板18b以及端板20b。

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，在层叠方向紧固连接。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形状。

在端子板16a、16b的侧部，向外方突出设置端子部24a、24b。端子部24a、24b经由导线26a、26b来与电解电源28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借助这些密封构件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和未反应的水(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、与同样因反应而生成的氧气相比为高压(例如1MPa～80MPa)的氢气。

阳极侧隔板32和阴极侧隔板34具有大致圆盘状，并且例如由碳构件等构成。阳极侧隔板32和阴极侧隔板34也可以是通过对除此以外的钢板、不锈钢板、钛板、铝板、镀处理钢板、或者对其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理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。

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形成的电解质膜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和阴极供电体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和阴极供电体44设置研削加工后被蚀刻处理而成的平滑表面部，并且空隙率被设定在10％～50％的范围内，更优选被设定在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，由此将所述外周缘部设为框部42e。

利用树脂框构件36的中空内部与阳极侧隔板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的中空内部与阴极侧隔板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具有大致圆板形状，在外周部以大致180°的相位差形成入口突起部46a和出口突起部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的内周被配置在比阳极供电体42和阴极供电体44的内周靠内方的位置，并且其外周位置被设定在与电解质膜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具有设置于与阳极电极催化剂层42a的层叠方向相向的范围(电解区域)内的多个贯通孔48a，并且在电解区域的外方具有框部48b。在框部48b例如形成有长方形的孔部(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呈大致圆柱形状，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之间配设圆筒形状的多孔质构件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被夹装于阳极侧隔板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来向阴极供电体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、SUS或者铁等金属片构成，并且具有环形，并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PEN(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具有圆筒形状，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)。在该大O型圈72的外周配置与该大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。

大O型圈72的截面近似于完全圆形或者椭圆。因此，如图3所示，在大O型圈72与阴极电极催化剂层44a之间产生空隙76。如后所述，在阴极电极催化剂层44a产生的氢气进入该空隙76。

在大O型圈72与耐压构件74之间夹装作为表面压力施加构件的支撑圈(日文：バックアップリング)78。根据作为主要部分放大剖视图的图4可以理解，支撑圈78的沿着径向的剖面呈大致三角形，支撑圈78填充于在大O型圈72与耐压构件74的下半部分之间形成的大致三角形的空隙。呈这样的形状的支撑圈78具有与电解质膜-电极结构体30抵接的第一抵接面80a、与耐压构件74抵接的第二抵接面80b以及与大O型圈72抵接的第三抵接面80c。下面，将形成第一抵接面80a的边、形成第二抵接面80b的边、形成第三抵接面80c的边分别表述为第一边82a、第二边82b、第三边82c。其中的第一边82a为底边，并且第三边82c为与第一边82a和第二边82b这两方相连的斜边，由此支撑圈78的径向剖面为大致三角形。

优选的是，支撑圈78由摩擦系数低的材料形成。作为这样的材料的适当的一例，能够列举聚四氟乙烯树脂。

在耐压构件74的面对电解质膜-电极结构体30的下表面(第一端面)和面对阴极侧隔板34的上表面(第二端面)实施粗糙化处理。因此，下表面和上表面不是平滑的，而形成有包括凹部90和凸部92的凹凸。优选的是，下表面和上表面的表面粗糙度设定在最大高度(Rz)为1.5μm～13.0μm的范围内。此外，更适当的表面粗糙度是在最大高度(Rz)为1.5μm～8.0μm的范围内。

在构成电解质膜-电极结构体30的电解质膜40与耐压构件74之间插入作为绝缘体的绝缘性圆环体94。换言之，绝缘性圆环体94被夹入电解质膜40与耐压构件74之间。此外，绝缘性圆环体94例如与树脂片68同样地由PEN、聚酰亚胺膜等构成。

在以往技术中，耐压构件74与绝缘体(绝缘性圆环体94)被接合剂接合。与之相对，在本实施方式中，绝缘性圆环体94相对于耐压构件74没有接合。另外，也没有使用其他的接合方法来接合，而仅仅是接触。

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，并且经由导线26a、26b向端子板16a、16b的端子部24a、24b施加来自电解电源28的电力。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发生对水进行电解并生成质子、电子以及氧气的阳极反应。其中的质子透过电解质膜40而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被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空隙76。进入空隙76和阴极室45ca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(日文：押圧力)F起作用，从而将该大O型圈72推压向耐压构件74侧。支撑圈78承受该挤压力F。

即，支撑圈78的与大O型圈72抵接的第三抵接面80c被大O型圈72挤压。形成第三抵接面80c的第三边82c为斜边，因此大O型圈72的挤压力F沿着与第三边82c大致正交的方向起作用。挤压力F进一步被分配到与第一边82a大致正交的方向、与第二边82b大致正交的方向。因此，第一边82a(第一抵接面80a)以分配力f1挤压电解质膜40，第二边82b(第二抵接面80b)以分配力f2挤压耐压构件74。这样，随着大O型圈72的扩径而产生的挤压力F被支撑圈78变换为将电解质膜40推压向保护片构件48的力f1。

这样，在支撑圈78的内方侧形成空隙76，由此氢气的压力被可靠地传递到大O型圈72。作为其结果，大O型圈72的挤压力F经由支撑圈78的第一抵接面80a被传递到电解质膜40，因此从支撑圈78对电解质膜-电极结构体30施加表面压力(分配力f1)。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。即，以朝向保护片构件48的方式对电解质膜40施压。

通过该施压，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。

此外，大O型圈72在被支撑圈78挡住的状态下被压缩，因此能够防止大O型圈72的外周壁的一部分挤入电解质膜40与绝缘性圆环体94之间、绝缘性圆环体94与耐压构件74之间。

这里，在大O型圈72的内周侧(阴极)产生高压的氢气，与作为正常压力的外周侧(耐压构件74)的压差大。因此，存在如下可能性，在阴极电极催化剂层44a产生的、透过了大O型圈72的内部的氢气、透过了电解质膜40的氢气行进到耐压构件74侧，进入并滞留在绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间。

在停止压差式高压水电解装置10的运转以使电解停止时，为了消除低压(正常压力)侧的阳极室45an与高压侧的阴极室45ca的压差，而对阴极室45ca实施脱压(减压)处理。如上述的那样，当氢气滞留在绝缘性圆环体94与耐压构件74之间、耐压构件74与阴极侧隔板34时，大O型圈72的内周侧为低压、外周侧为高压，因此会产生压差。

在基于该压差而向内周侧挤压大O型圈72时，可能会发生该大O型圈72从耐压构件74分离、或是挤入绝缘性圆环体94与耐压构件74之间、绝缘性圆环体94与电解质膜40之间、耐压构件74与阴极侧隔板34之间。其结果，存在电解质膜40、大O型圈72发生破损的担忧。

但是，在本实施方式中，首先，相对于耐压构件74的下表面和上表面实施粗糙化处理，来形成包括凹部90和凸部92的凹凸。因此，在绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间不是面接触，而是经由凸部92的前端以多个点接触的方式抵接。换言之，凸部92的除前端之外，与绝缘性圆环体94或者耐压构件74分离。通过该分离，能够分别在绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间形成间隙。

耐压构件74的下表面和上表面的表面粗糙度优选被设定在最大高度(Rz)为1.5μm～13.0μm的范围内。在最大高度小于1.5μm时不容易形成充分的间隙。另外，当超过13.0μm时，存在有在生成上述的氢气时大O型圈72承受挤压力F被推压向耐压构件74时大O型圈72挤入耐压构件74与阴极侧隔板34之间的担忧。更适当的最大高度(Rz)是在1.5μm～8.0μm的范围内。

而且，在本实施方式中，仅使绝缘性圆环体94相对于耐压构件74抵接，而不进行接合。因此，不存在接合剂来填充所述间隙。

从而，在氢气进入到绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间的情况下，当对阴极实施脱压时，氢气能够经由所述间隙进行流通。即，在耐压构件74的下表面和上表面实施设置凹部90和凸部92(凹凸)的粗糙化处理，由此进入到绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间的氢气能够被迅速地排出。

换言之，能够防止在脱压后氢气滞留。从而，能够避免在大O型圈72的内周侧与外周侧产生压差。由此，因大O型圈72的内周侧与外周侧的压差引起电解质膜40、大O型圈72发生破损的担忧被消除。

图6～图8分别是表示最大高度为0.4μm、1.68μm、8.0μm时的层叠体14内的压力(氢气压)与在层叠体14外的氢气浓度的随时间变化的曲线图。可知，在图6中，随着层叠体14内的压力的下降，氢气浓度也平稳地下降，与此相对，在图7和图8中，在脱压时氢气浓度瞬间地上升。这表示，在图7和图8中，进入到绝缘性圆环体94与耐压构件74的下表面之间、耐压构件74的上表面与阴极侧隔板34之间的氢气被排出，与此相对，在图6中是保持滞留的状态。

即，如果对比图6与图7和图8，明确可知，在耐压构件74的下表面和上表面，以成为规定的表面粗糙度的方式，实施粗糙化加工，由此能够防止在阴极脱压后，绝缘性圆环体94与耐压构件74之间、耐压构件74与阴极侧隔板34之间发生氢气滞留。

此外，通过脱压，支撑圈78的内方与外方变得压力相同。因此，大O型圈72被从上述的挤压力F中释放，因此该大O型圈72伸长而恢复为原来的形状，并且移动到原来的位置。

这时，支撑圈78的第二抵接面80b与绝缘性圆环体94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不容易相对于保护片构件48发生位置偏移，从而避免电解质膜40随着大O型圈72移动而被拉伸。即，该电解质膜40产生褶皱的担忧被消除。

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，不是特别需要使用支撑圈78。

Claims

1.一种水电解装置(10)，具有：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)来构成的，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)，其被所述阴极侧隔板(34)与所述电解质膜-电极结构体(30)夹持，并且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，在所述耐压构件(74)的、面对所述电解质膜-电极结构体(30)的第一端面和面对所述阴极侧隔板(34)的第二端面形成有凸部(92)和凹部(90)，所述水电解装置(10)还具有绝缘体(94)，该绝缘体(94)插入在所述耐压构件(74)与所述电解质膜-电极结构体(30)之间，所述耐压构件(74)的所述第一端面在所述凸部(92)的前端处接触于所述绝缘体(94)，并且所述耐压构件(74)的所述第二端面在所述凸部(92)的前端处接触于所述阴极侧隔板(34)，在所述耐压构件(74)的所述第一端面中除所述凸部(92)的前端之外的部位与所述绝缘体(94)之间以及在所述耐压构件(74)的所述第二端面中除所述凸部(92)的前端之外的部位与所述阴极侧隔板(34)之间形成间隙。

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)的所述第一端面的表面粗糙度设定在最大高度为1.5μm~13.0μm的范围内。

3.根据权利要求1所述的水电解装置(10)，其特征在于，还具有表面压力施加构件(78)，该表面压力施加构件(78)夹在所述密封构件(72)与所述耐压构件(74)之间，承受来自所述密封构件(72)的施压并对所述电解质膜-电极结构体(30)施加压力。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的水电解装置(10)，其特征在于，所述绝缘体(94)相对于所述耐压构件(74)和所述电解质膜-电极结构体(30)没有接合。