CN113383112A - 压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本公开的压缩装置具备：电解质膜；阳极，设置于所述电解质膜的一方的主面；阴极，设置于所述电解质膜的另一方的主面；阳极分隔件，设置在所述阳极上；阴极分隔件，设置在所述阴极上；以及电压施加器，对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，从而使从被供给到所述阳极的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜移动到阴极，生成被压缩了的氢，所述阴极分隔件在所述阴极侧的主面上设置有将该主面的与所述阴极相对向的区域包围的第1O型圈槽，所述压缩装置具备：第1O型圈，保持于所述第1O型圈槽；和面密封件，设置在所述阳极分隔件的阳极侧的主面的与所述阳极相对向的区域的外周上。

Description

压缩装置
技术领域
本公开涉及压缩装置。
背景技术
近年来，由于地球暖化等环境问题、石油资源枯竭等能量问题，作为代替化石燃料的清洁的代替能源，氢得到了关注。氢即使燃烧，也基本上只排出水，不排出成为地球暖化的原因的二氧化碳，并且，也几乎不排出氮氧化物等，因此，作为清洁能量受到期待。另外，作为高效利用氢来作为燃料的装置，存在燃料电池，面向汽车用电源、面向家庭用自家发电的开发以及普及正在取得进展。
例如，一般而言，被作为燃料电池车的燃料来使用的氢在被压缩为了几十MPa的高压状态下贮存于车内的氢罐。并且，一般而言，这样的高压的氢通过由机械式的压缩装置对低压(常压)的氢进行压缩来获得。
在应该会到来的氢社会中，在制造氢之外，还要求进行能够高密度地贮存氢、能够以小容量且低成本进行输送或者利用的技术开发。特别是，为了促进燃料电池的普及，需要配备氢供给基础设施，为了稳定地供给氢，提出了制造、精制、高密度贮存高纯度的氢的各种各样的方案。
于是，例如，在专利文献1中，提出了通过对夹着电解质膜配置的阳极和阴极之间施加所希望的电压来进行含氢气体中的氢的精制以及升压的电化学式氢泵。此外，将阴极、电解质膜以及阳极的层叠体称为膜－电极接合体(以下，记载为MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。此时，向阳极供给的含氢气体也可以混入有杂质。例如，含氢气体既可以是来自制铁工厂等的附带生成的氢气，也可以是对城市(民用)煤气进行改性而得到的改性气体。
另外，例如，在专利文献2中，提出了通过水的电解产生的低压的氢被使用MEA来进行升压的差压式的水电解装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－117139号公报
专利文献2：日本特许第6129809号公报
发明内容
发明要解决的课题
本公开的课题在于，提供能够在适当地维持高压的氢所存在的区域的密封性的同时、与以往相比降低装置的成本的压缩装置来作为一个例子。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述的课题，本公开的一个技术方案(aspect)的压缩装置具备：电解质膜；阳极，设置于所述电解质膜的一方的主面；阴极，设置于所述电解质膜的另一方的主面；阳极分隔件，设置在所述阳极上；阴极分隔件，设置在所述阴极上；以及电压施加器，对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，从而使从被供给到所述阳极的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜移动到阴极，生成被压缩了的氢，所述阴极分隔件在所述阴极侧的主面上设置有将该主面的与所述阴极相对向的区域包围的第1O型圈槽，所述压缩装置具备：第1O型圈，保持于所述第1O型圈槽；和面密封件，设置在所述阳极分隔件的阳极侧的主面的与所述阳极相对向的区域的外周上。
发明的效果
本公开的一个技术方案的压缩装置能够实现如下效果：能够在适当地维持高压的氢所存在的区域的密封性的同时，与以往相比降低装置的成本。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一个例子的立体图。
图2是表示第1实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
图3是从上方观察图2的A－A部而得到的立体图。
图4是从下方观察图2的B－B部而得到的立体图。
图5是将图2的电化学式氢泵100的各构件分解而得到的立体图。
图6是表示第2实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
图7是表示第2实施方式的变形例的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
图8是表示第3实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
图9是表示因存在于O型圈的内部的高压的氢而O型圈的一部分鼓出到间隙内的现象的一个例子的图。
图10是表示第3实施方式的变形例的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
图11是表示第4实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
具体实施方式
关于作为上述的压缩装置的一个例子的电化学式氢泵，进行了用于装置的低成本化的研究，得到了以下的见解。
一般而言，电化学式氢泵具备层叠了多个MEA(单元电池)而成的层叠体(堆叠体)。在各单元电池中，一对分隔件各自从外侧夹着单元电池的阳极和阴极中的各个极。在此，设置在阳极上的分隔件为阳极分隔件，设置在阴极上的分隔件为阴极分隔件。另外，在电化学式氢泵中，设置有适当的密封构件以使得在阴极流动的高压的氢以及在阳极流动的低压的含氢气体等不向外部泄漏。这样的密封构件例如多使用设置在分隔件的两主面的O型圈等。此时，O型圈一般设置在阳极分隔件和阴极分隔件的两主面。并且，这有时可能会成为电化学式氢泵100的组装和加工的成本上升的要因。
具体而言，需要在分隔件的两主面加工O型圈槽，因此，与仅在分隔件的一方的主面加工O型圈槽的情况相比，分隔件的加工成本会上升。
此外，认为以上的问题例如在专利文献2所公开的差压式的水电解装置等中也会同样地产生。也即是，在水电解装置中，需要设置适当的密封构件以使得在阴极流动的高压的氢以及在阳极流动的低压的水不向外部泄漏。
另外，在已加工于分隔件的两主面的O型圈槽配置O型圈的情况下，在电化学式氢泵的组装时，需要进行注意以使得不引起O型圈的落下或者错位等。
例如，为了保持在已加工于分隔件的一方的主面的O型圈槽内配置了O型圈的状态不变地、在已加工于分隔件的另一方的主面的O型圈槽内配置O型圈，需要将分隔件翻过来。此时，例如需要临时固定O型圈，以使得不引起前者的O型圈槽内的O型圈的落下或者错位等。于是，电化学式氢泵的组装时的工时会增加，因此，电化学式氢泵的组装成本会上升。
此外，认为以上的问题例如在专利文献2所公开的差压式的水电解装置等中也同样地产生。也即是，在层叠水电解装置的MEA和分隔件时，用于在这些构件之间抑制流体(水、气体)的泄漏的O型圈有可能配置于各构件的两主面。
电化学式氢泵的高压的氢所存在的区域的构件之间需要高的气密性。由此，为了适当地对上述构件之间进行密封，设置密封可靠性高的O型圈是有效的。
对此，本发明人判断为低压的阳极流体(含氢气体、水等)所存在的区域的构件之间不设置O型圈而夹着面密封件在组装和加工的成本降低上是有效的，想到了以下的本公开的一个技术方案。
即，本公开的第1技术方案的压缩装置具备：电解质膜；阳极，设置于电解质膜的一方的主面；阴极，设置于电解质膜的另一方的主面；阳极分隔件，设置在阳极上；阴极分隔件，设置在阴极上；以及电压施加器，对阳极与阴极之间施加电压，通过电压施加器施加上述的电压，从而使从被供给到阳极的阳极流体取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成被压缩了的氢，阴极分隔件在阴极侧的主面上设置有将该主面的与阴极相对向的区域包围的第1O型圈槽，该压缩装置具备：第1O型圈，保持于第1O型圈槽；和面密封件，设置在阳极分隔件的阳极侧的主面的与阳极相对向的区域的外周上。
根据该结构，本技术方案的压缩装置能够在适当地维持高压的氢所存在的区域的密封性的同时，与以往相比降低装置的成本。
具体而言，本技术方案的压缩装置中，低压的阳极流体所存在的区域的构件之间通过不设置O型圈而夹着面密封件，与在这样的构件之间设置O型圈的情况相比，能够谋求组装和加工的成本降低。
另外，本技术方案的压缩装置在设置于阴极分隔件的第1O型圈槽以将阴极包围的方式保持有第1O型圈，因此，能够通过第1O型圈适当地将高压的氢所存在的阴极密封。
本公开的第2技术方案的压缩装置也可以在第1技术方案的压缩装置中，第1O型圈槽与电解质膜的阴极侧的主面中的不设置阴极的区域相面对，面密封件与电解质膜的阳极侧的主面中的不设置阳极的区域相面对。
根据该结构，本技术方案的压缩装置通过在低压的阳极流体所存在的、阳极分隔件与电解质膜之间夹着面密封件，与在这样的构件之间设置O型圈的情况相比，能够谋求组装和加工的成本降低。
本公开的第3技术方案的压缩装置也可以在第2技术方案的压缩装置中，具备将电解质膜的外周包围的框体，面密封件与电解质膜的阳极侧的主面中的不设置阳极的区域以及框体的阳极侧的主面相面对。
根据该结构，本技术方案的压缩装置通过在低压的阳极流体所存在的、框体与阳极分隔件之间不设置O型圈而夹着面密封件，与在这样的构件之间设置O型圈的情况相比，能够谋求组装和加工的成本降低。
本公开的第4技术方案的压缩装置也可以在第1技术方案～第3技术方案中的任一压缩装置中，阳极分隔件设置有第1歧管孔，面密封件将第1歧管孔包围，阴极分隔件设置有第2歧管孔和将第2歧管孔包围的第2O型圈槽，该压缩装置具备保持于第2O型圈槽的第2O型圈。
根据该结构，本技术方案的压缩装置在阴极分隔件设置有将第2歧管孔包围的第2O型圈槽，在第2O型圈槽保持有第2O型圈。由此，本技术方案的压缩装置至少能够通过第2O型圈适当地将流动高压的氢的第2歧管孔密封。
本公开的第5技术方案的压缩装置也可以在第3技术方案的压缩装置中，阴极分隔件设置有第2歧管孔和将第2歧管孔包围的第2O型圈槽，压缩装置具备保持于第2O型圈槽的第2O型圈，第2O型圈与框体抵接。
根据该结构，本技术方案的压缩装置能够通过与第2O型圈槽和框体这两方抵接的第2O型圈适当地将第2歧管孔密封。
本公开的第6技术方案的压缩装置也可以在第1技术方案或者第2技术方案的压缩装置中，阴极分隔件设置有第2歧管孔和将第2歧管孔包围的第2O型圈槽，该压缩装置具备保持于第2O型圈槽的第2O型圈，第2O型圈与阳极分隔件的阳极侧的主面抵接，面密封件不设置在阳极分隔件的阳极侧的主面中的第2O型圈所抵接的区域上。
根据该结构，本技术方案的压缩装置能够通过与阴极分隔件和阳极分隔件这两方抵接的第2O型圈适当地将第2歧管孔密封。
本公开的第7技术方案的压缩装置也可以在第6技术方案的压缩装置中，具备将电解质膜的外周包围的框体，面密封件与电解质膜的阳极侧的主面中的不设置阳极的区域以及框体的阳极侧的主面相面对，框体不设置在配设有第2O型圈的区域。
根据该结构，本技术方案的压缩装置能够通过与阴极分隔件和阳极分隔件这两方抵接的第2O型圈适当地将第2歧管孔密封。
本公开的第8技术方案的压缩装置也可以在第6技术方案的压缩装置中，具备设置于第2O型圈的外周、保持于第2O型圈槽的耐压件，耐压件与阳极分隔件的阳极侧的主面抵接，面密封件不设置在阳极分隔件的阳极侧的主面中的耐压件所抵接的区域上。
在通过与阴极分隔件和阳极分隔件这两方抵接的第2O型圈密封第2歧管孔时，在阴极分隔件以及阳极分隔件与面密封件之间有时会产生间隙。在该情况下，当假如在第2O型圈的外周不设置耐压件时，第2O型圈的一部分有可能因存在于第2O型圈的内部的高压气体而鼓出到上述的间隙内。于是，由于第2O型圈破损，第2O型圈的密封功能有可能降低。
对此，本技术方案的压缩装置通过在第2O型圈的外周设置耐压件，能抑制第2O型圈向上述的间隙鼓出，其结果，能够减轻第2O型圈的破损。
本公开的第9技术方案的压缩装置也可以在第8技术方案的压缩装置中，具备将电解质膜的外周包围的框体，面密封件与电解质膜的阳极侧的主面中的不设置阳极的区域以及框体的阳极侧的主面相面对，框体不设置在配设有第2O型圈和耐压件的区域。
有时在通过与阴极分隔件和阳极分隔件这两方抵接的第2O型圈密封第2歧管孔时，在阴极分隔件与框体之间、阳极分隔件与面密封件之间以及面密封件与框体之间会产生间隙。在该情况下，当假如在第2O型圈的外周不设置耐压件时，第2O型圈的一部分有可能因存在于第2O型圈的内部的高压气体而鼓出到上述的间隙内。于是，由于第2O型圈破损，第2O型圈的密封功能有可能降低。
对此，本技术方案的压缩装置通过在第2O型圈的外周设置耐压件，能抑制第2O型圈向上述的间隙鼓出，其结果，能够减轻第2O型圈的破损。
本公开的第10技术方案的压缩装置也可以在第1技术方案～第9技术方案中的任一压缩装置中，阳极分隔件和阴极分隔件被一体化。
根据该结构，本技术方案的压缩装置通过削减部件件数，能够谋求组装作业的高效化。另外，本技术方案的压缩装置例如通过阴极分隔件和阳极分隔件以扩散接合来一体化，从而相互的接合部的空隙消失，因此，能够降低两者间的接触电阻。
本公开的第10技术方案的压缩装置也可以在第1技术方案～第9技术方案中的任一压缩装置中，阳极分隔件和阴极分隔件为分体，在阳极分隔件的与阳极侧相反的一侧的主面设置有将设置于阳极分隔件的第1歧管孔包围的第3O型圈槽，该压缩装置具备保持于第3O型圈槽的第3O型圈。
根据该结构，本技术方案的压缩装置能够在阳极分隔件和阴极分隔件为分体的情况下，通过第3O型圈适当地将阳极分隔件与阴极分隔件之间的部分密封。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，以下说明的实施方式均表示上述的各技术方案的一个例子。由此，以下所示的形状、材料、构成要素、以及构成要素的配置位置和连接方式等不过是一个例子，只要未记载于权利要求，就并不限定上述的各技术方案。另外，关于以下的构成要素中的、未记载于表示上述的各技术方案的最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素来进行说明。另外，在附图中，对于标记相同的标号的部分，有时省略说明。为了容易理解附图，示意性地表示了各个构成要素，有时关于形状和尺寸比等不是准确的表示。
(第1实施方式)
上述的压缩装置的阳极流体设想各种各样的种类的气体、液体。例如，在压缩装置为电化学式氢泵的情况下，可以举出含氢气体来作为阳极流体。另外，例如，在压缩装置为水电解装置的情况下，可以举出液体的水来作为阳极流体。
于是，在以下的实施方式中，对在阳极流体为含氢气体的情况下作为压缩装置的一个例子的电化学式氢泵的结构、各构件的组装方法以及动作进行说明。
[装置结构]
图1是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一个例子的立体图。
如图1所示，电化学式氢泵100具备层叠了多个MEA(单元电池)而成的层叠体100A(堆叠体)。
在各单元电池中，一对分隔件各自从外侧夹着单元电池的阳极和阴极中的各个极。在该情况下，与阳极接触的分隔件是用于向阳极供给含氢气体的导电性的板状的构件。该板状的构件具备流动向阳极供给的含氢气体的气体流路。与阴极接触的分隔件是用于从阴极向外部排出氢(H2)的导电性的板状的构件。该板状的构件具备用于将阴极与外部连结的连通路径。此外，阳极分隔件的气体流路也可以另外于分隔件而设置，但一般是在分隔件的表面将气体流路的槽例如呈蛇形(serpentine)状地加工。
并且，在单元电池的外侧配置有用于以机械的方式对其进行固定、并且将相邻的单元电池彼此相互电串联连接的上述的分隔件。
使单元电池和分隔件交替地重叠，层叠10～200个左右的单元电池，从两侧隔着一对供电板11、12以及一对绝缘板13、14用一对端板15、16夹着该层叠体100A(堆叠体)，用多个紧固连结器17紧固两端板15、16，这是一般的层叠紧固连结构造。
此外，在该情况下，为了向阳极分隔件各自的蛇形状的气体流路供给适量的含氢气体，在阳极分隔件的各自中，需要使槽状的连络路从适当的管路分支，构成为连络路的下游端与阳极分隔件各自的气体流路的端部连结。将这样的管路称为阳极歧管，该阳极歧管由设置在层叠体100A的各构件各自的适当位置的贯通孔的相连来构成。
另外，为了从阴极分隔件各自的阴极排出高压的氢，需要在阴极分隔件的各自中，构成为适当的管路与上述的连通路径连结。将这样的管路称为阴极歧管，该阴极歧管由设置在层叠体100A的各构件各自的适当位置的贯通孔的相连来构成。
以下，参照附图对层叠体100A的结构的一个例子进行详细的说明。
图2是表示第1实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。图2中示出了在图1的电化学式氢泵100的俯视下包含如下的直线的层叠体100A的垂直截面，该直线是经过层叠体100A的中心和流动高压的氢(H2)的第1阴极气体导出歧管35以及第2阴极气体导出歧管36的中心的直线，为了便于说明，如图2所示那样取了“上”和“下”(关于其他截面也是相同的)。
图3是从上方观察图2的A－A部而得到的立体图。此外，为了便于说明，图3中示出了将圆盘状的层叠体的1/4切掉后的图。
图4是从下方观察图2的B－B部而得到的立体图。此外，为了便于说明，图4中示出省略了MEA的图。
图5是将图2的电化学式氢泵100的各构件分解而得到的立体图。此外，对于电化学式氢泵100的各构件的组装，按从图2所示的上方的构件到下方的构件的顺序来进行，因此，图5中示出了从下方观察图2所示的各构件而得到的立体图。
如图2所示，电化学式氢泵100具备至少一个氢泵单元10。
此外，在电化学式氢泵100层叠有多级的氢泵单元10。例如，在图2中，层叠有4级的氢泵单元10，但氢泵单元10的个数不限定于此。也即是，氢泵单元10的个数可以基于电化学式氢泵100压缩的氢量等的运转条件来设定为适当的数量。
在此，在图2所示的例子中，在本实施方式的电化学式氢泵100的氢泵单元10的各自中，阳极分隔件26和阴极分隔件27被一体化。具体而言，双极板(bipolar plate)29作为氢泵单元10A的阳极分隔件26发挥功能，并且，作为氢泵单元10B的阴极分隔件27发挥功能。于是，能够削减电化学式氢泵100的部件件数。例如，能够削减分隔件的个数，并且，能够省略设置于分隔件之间的密封构件(例如，O型圈)。
阳极分隔件26和阴极分隔件27的接合也可以是任何的结构。例如，阳极分隔件26和阴极分隔件27可以通过扩散接合、螺栓紧固连结等的机械性的接合、粘接、焊接等的各种各样的方法进行接合。另外，在对阳极分隔件26和阴极分隔件27进行接合之前，也可以在阴极分隔件27和阳极分隔件26的接合面中的一方或者两方设置供用于对电化学式氢泵100的温度进行调整的热介质流动的流路槽(未图示)。
通过以上，本实施方式的电化学式氢泵100通过削减部件件数，能够谋求组装作业的高效化。另外，本实施方式的电化学式氢泵100例如通过阳极分隔件26和阴极分隔件27以扩散接合被一体化，相互的接合部的空隙消失，因此，能够降低两者间的接触电阻。
但是，阳极分隔件26和阴极分隔件27也可以分体地构成。对于该情况下的电化学式氢泵100的结构，在第4实施方式中进行说明。
氢泵单元10具备电解质膜21、阳极AN、阴极CA、阴极分隔件27、阳极分隔件26、框体28以及面密封件40。并且，在氢泵单元10中，层叠有电解质膜21、阳极催化剂层24、阴极催化剂层23、阳极供电体25、阴极供电体22、阳极分隔件26以及阴极分隔件27。
阳极AN设置在电解质膜21的一方的主面上。阳极AN是包括阳极催化剂层24和阳极供电体25的电极。
阴极CA设置在电解质膜21的另一方的主面上。阴极CA是包括阴极催化剂层23和阴极供电体22的电极。
在此，一般而言，在电化学式氢泵100中，多使用阴极催化剂层23和阳极催化剂层24与电解质膜21一体地接合而得到的带催化剂层的膜CCM(Catalyst Coated Membrane，催化剂涂层膜)。
于是，在本实施方式的电化学式氢泵100中，在带催化剂层的膜CCM的阳极催化剂层24和阴极催化剂层23的各自，分别设置有上述的阳极供电体25和阴极供电体22。
通过以上，电解质膜21由阳极AN和阴极CA夹持。
电解质膜21是具备质子传导性的高分子膜。电解质膜21只要是具备质子传导性，则也可以是任何的结构。例如，作为电解质膜21，可以举出氟系高分子电解质膜、烃系高分子电解质膜，但不限定于此。具体而言，例如可以使用Nafion(注册商标，杜邦公司制)、Aciplex(注册商标，旭化成株式会社制)等来作为电解质膜21。
阳极催化剂层24设置为与电解质膜21的一方的主面接触。阳极催化剂层24例如包括铂来作为催化剂金属，但不限定于此。
阴极催化剂层23设置为与电解质膜21的另一方的主面接触。阴极催化剂层23例如包括铂来作为催化剂金属，但不限定于此。
作为阴极催化剂层23和阳极催化剂层24的催化剂载体，例如可举出碳黑、石墨等的碳粒子、导电性的氧化物粒子等，但不限定于这些。
此外，在阴极催化剂层23和阳极催化剂层24中，催化剂金属的微粒子被高分散地担载于催化剂载体。另外，在这些阴极催化剂层23和阳极催化剂层24中，为了增大电极反应场，一般会添加质子传导性的离子交联聚合物(ionomer)成分。
阴极供电体22设置在阴极催化剂层23上。另外，阴极供电体22由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。进一步，阴极供电体22优选具备：适当地对电化学式氢泵100动作时因阴极CA和阳极AN之间的差压而产生的构成构件的位移、变形进行追随的弹性。此外，在本实施方式的电化学式氢泵100中，作为阴极供电体22，使用由碳纤维构成的构件。例如，也可以是碳纸、碳布、碳毡等的多孔性的碳纤维片。此外，作为阴极供电体22的基材，也可以不使用碳纤维片。例如，作为阴极供电体22的基材，也可以使用将钛、钛合金、不锈钢等作为原料的金属纤维的烧结体、将这些作为原料的金属粒子的烧结体等。
阳极供电体25设置在阳极催化剂层24上。另外，阳极供电体25由多孔性材料构成，具备导电性和气体扩散性。进一步，阳极供电体25优选为能够对电化学式氢泵100动作时因阴极CA和阳极AN之间的差压产生的构成构件的位移、变形进行抑制的高刚性。
具体而言，作为阳极供电体25的基材，例如也可以使用将钛、钛合金、不锈钢、碳等作为原料的纤维烧结体、粉体烧结体、膨胀金属(expand metal)、金属网、冲压金属(punching metal)等。
阳极分隔件26是设置在阳极AN上的构件。阴极分隔件27是设置在阴极CA上的构件。具体而言，在阳极分隔件26的阳极AN侧的与阳极AN相对向的区域(中央部)接触有阳极供电体25。另外，在阴极分隔件27的中央部设置有凹部，在该凹部内收容有阴极供电体22。
以上的阳极分隔件26和阴极分隔件27例如也可以由钛、不锈钢、金等的金属片构成。在由不锈钢构成该金属片的情况下，在各种各样的种类的不锈钢中，SUS316L在耐酸性和耐氢脆性等的特性上是优异的。
这样，通过由阴极分隔件27和阳极分隔件26夹着上述的MEA，从而形成氢泵单元10。
如图1所示，电化学式氢泵100具备设置在氢泵单元10中的层叠方向的两端上的一对端板15、16和将一对端板15、16在层叠方向上紧固连结的紧固连结器17。
紧固连结器17只要能够将多级的氢泵单元10以及一对端板15、16在层叠方向上紧固连结，则也可以是任何的结构。
例如，作为紧固连结器17，可以举出螺栓和带碟形弹簧的螺母等。
由此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，多级的氢泵单元10在上述的层叠方向上通过紧固连结器17的紧固连结压力被适当地保持为层叠状态。于是，能在氢泵单元10的各构件之间适当地发挥密封构件(O型圈、面密封件40)的密封性，并且，各构件间的接触电阻降低。
在此，在图1的端板16的适当位置设置有第1阴极气体导出路径(未图示)。第1阴极气体导出路径例如也可以由供被向阴极CA供给的高压的氢流通的配管构成。
并且，第1阴极气体导出路径与筒状的第1阴极气体导出歧管35(图2)连通。此外，第1阴极气体导出歧管35由设置在氢泵单元10的各构件的贯通孔的相连来构成。另外，在阴极分隔件27的适当位置设置有将阴极分隔件27的凹部内和第1阴极气体导出歧管35连通的连通路径80(图2和图3的虚线)。由此，在电化学式氢泵100动作时，阴极CA的高压的氢经由连通路径80和第1阴极气体导出歧管35而被向电化学式氢泵100外的第1阴极气体导出路径排出。
另外，在图1的端板15的适当位置设置有第2阴极气体导出路径(未图示)。第2阴极气体导出路径例如也可以由供被向阴极CA供给的高压的氢流通的配管构成。
并且，第2阴极气体导出路径与筒状的第2阴极气体导出歧管36(图2)连通。此外，第2阴极气体导出歧管36由设置在氢泵单元10的各构件的贯通孔的相连来构成。另外，在阴极分隔件27的适当位置设置有将阴极分隔件27的凹部内和第2阴极气体导出歧管36连通的连通路径81(图2和图3的虚线)。由此，在电化学式氢泵100动作时，阴极CA的高压的氢经由连通路径81和第2阴极气体导出歧管36而被向电化学式氢泵100外的第2阴极气体导出路径排出。
虽省略层叠体100A的截面图，但如图3所示，设置有由氢泵单元10的各构件的贯通孔的相连来构成的阳极气体导入歧管30和阳极气体导出歧管31。并且，在俯视下，在阳极分隔件26的阳极AN侧的与阳极AN相对向的区域(中央部)设置有蛇形状的阳极气体流路33。另外，阳极气体流路33的两端各自分别经由第1连络路32A和第2连络路32B而分别与阳极气体导入歧管30和阳极气体导出歧管31连通。
通过以上，如图3的虚线所示，从电化学式氢泵100外供给到阳极气体导入歧管30的含氢气体通过氢泵单元10各自的第1连络路32A，被分配给各个氢泵单元10。并且，在所分配了的含氢气体通过阳极气体流路33的期间，从阳极供电体25向阳极催化剂层24供给含氢气体。另外，如图3的虚线所示，通过了氢泵单元10各自的阳极气体流路33的含氢气体通过第2连络路32B中的各自而被供给到阳极气体导出歧管31，在此被合流。并且，合流后的含氢气体被向电化学式氢泵100外引导。
如图2、图4以及图5所示，在阴极分隔件27，在阴极CA侧的主面上设置有将该主面的与阴极CA相对向的区域包围的O型圈槽50，O型圈45保持于O型圈槽50。也即是，O型圈45配置在设置于双极板29的阴极CA侧的主面的O型圈槽50内。
另外，O型圈槽50与电解质膜21的阴极CA侧的主面中的不设置阴极CA的区域相面对。在图2所示的例子中，电解质膜21宽幅地设置为跨收容有阴极CA的凹部的侧壁，O型圈45设置为与电解质膜21的宽幅部抵接。作为O型圈45(其他O型圈也是相同的)，例如从耐酸性和耐氢脆性的观点出发，可以使用氟橡胶系的O型圈，但不限定于此。
如图2和图5所示，框体28是设置为将电解质膜21的外周包围的构件。作为框体28的基材，例如从耐酸性和耐氢脆性的观点出发，可以举出氟橡胶等，但不限定于此。此外，通过绝缘性的框体28，能够适当地构成为难以将氢泵单元10内的阴极分隔件27与阳极分隔件26之间短路。
如图2和图5所示，面密封件40设置在阳极分隔件26的阳极AN侧的主面的与阳极AN相对向的区域的外周上。
另外，面密封件40与电解质膜21的阳极AN侧的主面中的不设置阳极AN的区域、以及框体28的阳极AN侧的主面相面对。在图2所示的例子中，电解质膜21宽幅地设置为跨阳极AN的外周端，面密封件40的主面、与电解质膜21的宽幅部以及框体28的主面相接触。作为面密封件40的基材，例如从耐酸性和耐氢脆性的观点出发，可以举出氟橡胶、氟树脂等，但不限定于这些。此外，通过绝缘性的面密封件40，能够适当地构成为难以将氢泵单元10内的阴极分隔件27与阳极分隔件26之间短路。
此外，在本实施方式的电化学式氢泵100中，将电解质膜21和框体28分体地构成，但也可以使两者一体化。另外，也可以不设置这样的框体28。例如，氢泵单元10内的阴极分隔件27与阳极分隔件26之间即使不设置框体28，也能够通过面密封件40构成为难以短路。
如图2的放大图所示，在阳极分隔件26设置有歧管孔35A。歧管孔35A是本公开的第1歧管孔的一个例子。此外，歧管孔35A相当于构成第1阴极气体导出歧管35的一部分的、阳极分隔件26的贯通孔。面密封件40设置有与歧管孔35A连通的贯通孔(歧管孔)。面密封件40包围歧管孔35A。
另外，在阳极分隔件26设置有歧管孔36A。歧管孔36A是本公开的第1歧管孔的一个例子。此外，歧管孔36A相当于构成第2阴极气体导出歧管36的一部分的、阳极分隔件26的贯通孔。面密封件40设置有与歧管孔36A连通的贯通孔(歧管孔)。面密封件40包围歧管孔36A。在图2所示的例子中，面密封件40设置在阳极分隔件26的阳极侧的主面的与阳极相对向的区域的外周中的、除了第1歧管之外的区域上，但不限定于此。面密封件40也可以设置在上述外周中的至少第1歧管的内侧的区域上。
如图2的放大图、图4以及图5所示，在阴极分隔件27设置有歧管孔35B和将该歧管孔35B包围的O型圈槽51。并且，O型圈41保持于O型圈槽51。也即是，O型圈41配置在设置于双极板29的框体28侧的主面的O型圈槽51内。此外，歧管孔35B相当于构成第1阴极气体导出歧管35的一部分的、阴极分隔件27的贯通孔。另外，歧管孔35B是本公开的第2歧管孔的一个例子。
另外，在阴极分隔件27设置有歧管孔36B和将歧管孔36B包围的O型圈槽52。并且，O型圈42保持于O型圈槽52。也即是，O型圈42配置在设置于双极板29的框体28侧的主面的O型圈槽52内。此外，歧管孔36B相当于构成第2阴极气体导出歧管36的一部分的、阴极分隔件27的贯通孔。另外，歧管孔36B是本公开的第2歧管孔的一个例子。
虽省略层叠体100A的截面图，但阳极气体导入歧管30和阳极气体导出歧管31的气体密封分别通过O型圈43和O型圈44(参照图4)中的各个O型圈、框体28以及面密封件40来进行。也即是，如图4所示，在阴极分隔件27分别设置有将阳极气体导入歧管30和阳极气体导出歧管31中的各自包围的O型圈槽53和O型圈槽54，上述的O型圈43和O型圈44分别保持于这些O型圈槽53和O型圈槽54的各自。
如图1所示，电化学式氢泵100具备电压施加器102。
电压施加器102是对阳极AN与阴极CA之间施加电压的装置。具体而言，电压施加器102的高电位被施加于阳极AN，电压施加器102的低电位被施加于阴极CA。电压施加器102只要能够对阳极AN与阴极CA之间施加电压，则可以是任何的结构。例如，电压施加器102也可以是对施加在阳极AN与阴极CA之间的电压进行调整的装置。此时，电压施加器102在与蓄电池、太阳电池、燃料电池等直流电源连接时具备DC/DC转换器，在与商用电源等交流电源连接时具备AC/DC转换器。
另外，电压施加器102例如也可以是，施加在阳极AN与阴极CA之间的电压、在阳极AN与阴极CA之间流动的电流被进行调整以使得向氢泵单元10供给的电力成为预定的设定值的电力型电源。
此外，在图1所示的例子中，电压施加器102的低电位侧的端子连接于供电板11，电压施加器102的高电位侧的端子连接于供电板12。供电板11与在上述的层叠方向上位于一端的阴极分隔件27电接触，供电板12与在上述的层叠方向上位于另一端的阳极分隔件26电接触。
这样，电化学式氢泵100通过电压施加器102施加上述的电压，从而使从被供给到阳极AN的含氢气体取出的质子经由电解质膜21移动到阴极CA，生成被压缩了的氢。
虽省略图示，但也可以构筑具备上述的电化学式氢泵100的氢供给系统。在该情况下，在氢供给系统的氢供给动作中必要的设备被适当地设置。
例如，在氢供给系统也可以设置有：对混合了从阳极AN排出的高加湿状态的含氢气体和从外部的氢供给源供给的低加湿状态的含氢气体的混合气体的露点进行调整的露点调整器(例如，加湿器)。此时，外部的氢供给源的含氢气体例如也可以由水电解装置生成。
另外，在氢供给系统例如也可以设置有：对电化学式氢泵100的温度进行检测的温度检测器、暂时性地贮存从电化学式氢泵100的阴极CA排出的氢的氢贮存器、对氢贮存器内的氢气压力进行检测的压力检测器等。
此外，上述的电化学式氢泵100的结构以及氢供给系统中的未图示的各种各样的设备是例示的，不限定于本例子。
例如，也可以采用如下的封端(dead end)构造：不设置阳极气体导出歧管31，在阴极CA对全部的通过阳极气体导入歧管30向阳极AN供给的含氢气体中的氢进行压缩。
[电化学式氢泵的各构件的组装方法]
以下，参照图5对电化学式氢泵100的各构件的组装方法的一个例子进行说明。如上所述，对于电化学式氢泵100的各构件的组装，按从图2所示的上方的构件到下方的构件的顺序进行。
首先，在作业台(未图示)上，以使得阴极分隔件27的主面成为上侧的方式放置双极板29。
接着，O型圈41、O型圈42、O型圈42、O型圈44以及O型圈45分别被配置在O型圈槽51、O型圈槽52、O型圈槽53、O型圈槽54以及O型圈槽50，并且，阴极供电体22被收容在设置于阴极分隔件27的中央部的凹部内。
接着，将框体28和带催化剂层的膜CCM，分别一边以使得设置于框体28的贯通孔的位置和设置于双极板29的贯通孔的位置对准的方式进行定位，一边分别放置在双极板29的外周部和阴极供电体22上。此外，此时，设置于框体28的中央部的开口部成为带催化剂层的膜CCM的电解质膜21的收容空间。
接着，将面密封件40和阳极供电体25，分别一边以使得设置于面密封件40的贯通孔的位置和设置于框体28的贯通孔的位置对准的方式进行定位，一边分别放置在框体28和带催化剂层的膜CCM上。此外，此时，设置于面密封件40的中央部的开口部成为阳极供电体25的收容空间。
接着，在面密封件40和阳极供电体25上，一边以使得设置于面密封件40的贯通孔的位置和设置于双极板29的贯通孔的位置对准的方式进行定位，一边以使得阴极分隔件27的主面成为上侧的方式放置双极板29。
并且，反复进行与电化学式氢泵100中需要的氢泵单元10的个数相应的、以上的组装作业。
这样，进行了电化学式氢泵100的各构件的组装而得到的组装品通过将双极板29翻过来以使得阳极分隔件26的主面成为上侧，从而得到图2的层叠体100A(堆叠体)。此外，此时，在位于层叠体100A的端部的双极板29的外表面不设置O型圈，层叠体100A的内部的O型圈通过电化学式氢泵100的各构件被保持为不发生落下以及错位。
然后，通过从两侧隔着一对供电板11、12以及一对绝缘板13、14而用一对端板15、16夹着层叠体100A，用多个紧固连结器17紧固两端板15、16，从而完成电化学式氢泵100的组装作业。
[动作]
以下，参照附图对电化学式氢泵100的氢压缩动作的一个例子进行说明。
以下的动作例如也可以通过由未图示的控制器的运算电路从控制器的存储电路读出控制程序来进行。但是，用控制器进行以下的动作未必是必须的。也可以操作者进行其一部分的动作。
首先，向电化学式氢泵100的阳极AN供给低压的含氢气体，并且，电压施加器102的电压被供给到电化学式氢泵100。
于是，在阳极AN的阳极催化剂层24中，通过氧化反应，氢分子分离为质子和电子(式(1))。质子在电解质膜21内传导而移动到阴极催化剂层23。电子通过电压施加器102移动到阴极催化剂层23。
并且，在阴极催化剂层23中，通过还原反应，再次生成氢分子(式(2))。此外，已知当质子在电解质膜21中传导时，预定水量的水会作为电浸透水与质子一起从阳极AN移动到阴极CA。
此时，通过使用未图示的流量调整器，使氢导出路径的压力损失增加，能够对在阴极CA生成了的氢(H2)进行压缩。此外，作为流量调整器，例如可以举出设置于氢导出路径的背压阀、调整阀等。
阳极：H2(低压)→2H++2e－···(1)
阴极：2H++2e－→H2(高压)···(2)
这样，在电化学式氢泵100中，通过用电压施加器102施加电压，从而被向阳极AN供给的含氢气体中的氢在阴极CA中被压缩。由此，进行电化学式氢泵100的氢压缩动作、在阴极CA被压缩了的氢例如暂时性地贮存于未图示的氢贮存器。另外，用氢贮存器贮存了的氢被适时地向氢需要体供给。此外，作为氢需要体，例如可以举出使用氢进行发电的燃料电池等。
如以上那样，本实施方式的电化学式氢泵100能够在适当地维持高压的氢所存在的区域的密封性的同时，与以往相比降低装置的成本。
具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100通过在低压的阳极流体所存在的区域的构件之间不设置O型圈而夹着面密封件40，与在这样的构件之间设置O型圈的情况相比，能够谋求组装和加工的成本降低。
作为一个例子，本实施方式的电化学式氢泵100通过在低压的阳极流体所存在的、阳极分隔件26与电解质膜21以及框体28之间夹着面密封件40，与在这样的构件之间设置O型圈的情况相比，能够谋求组装和加工的成本降低。
关于这一点，当进一步详细描述时，在本实施方式的电化学式氢泵100中，如图2所示，仅在双极板29的阴极分隔件27侧的主面加工有O型圈槽，仅在已加工于该主面的O型圈槽配置O型圈。
由此，本实施方式的电化学式氢泵100与在双极板29的两面加工O型圈槽的情况相比，能够降低分隔件的加工成本。
例如，在由在表面实施了镀敷或者涂敷的钛、不锈钢等金属构成分隔件的情况下，由于在分隔件的两主面通过切削形成O型圈槽，分隔件的切削加工的成本会上升，但本实施方式的电化学式氢泵100能够通过上述的结构来减轻这样的不良情况。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100与在双极板29的两面配置O型圈的情况相比，能够降低层叠体100A的组装成本。
例如，为了保持在已加工于双极板的一方的主面的O型圈槽内配置了O型圈的状态不变地、在已加工于双极板的另一方的主面的O型圈槽内配置O型圈，需要将双极板翻过来。此时，例如需要临时固定O型圈以使得不引起前者的O型圈槽内的O型圈的落下或者错位等。于是，层叠体100A的组装时的工时增加，因此，层叠体100A的组装成本会上升，但本实施方式的电化学式氢泵100通过上述的结构能够减轻这样的不良情况。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100在设置于阴极分隔件27的O型圈槽50以包围阴极CA的方式保持有O型圈45，因此，能够通过O型圈45适当地密封高压的氢所存在的阴极CA。具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过与阴极分隔件27的O型圈槽50和电解质膜21这两方抵接的O型圈45适当地密封高压的氢所存在的阴极CA。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100的O型圈槽50与电解质膜21的阴极CA侧的主面相面对，因此，能够构成为O型圈45不贯入到电解质膜21和面密封件40内。于是，能够适当地抑制存在于阳极AN的含氢气体和存在于阴极CA的氢例如通过O型圈45的上述贯入的部分而混合。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100中，在阴极分隔件27分别设置有将歧管孔35B和歧管孔36B分别包围的O型圈槽51和O型圈槽52，在O型圈槽51和O型圈槽52的各自中分别保持有O型圈41和O型圈42。由此，本实施方式的电化学式氢泵100至少能够分别通过O型圈41和O型圈42适当地分别将流动高压的氢的第1阴极气体导出歧管35中的歧管孔35B、和流动高压的氢的第2阴极气体导出歧管36中的歧管孔36B密封。
作为一个例子，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过与阴极分隔件27的O型圈槽51和框体28这两方抵接的O型圈41适当地将第1阴极气体导出歧管35中的歧管孔35B密封。另外，作为一个例子，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过与阴极分隔件27的O型圈槽52和框体28这两方抵接的O型圈42适当地将第2阴极气体导出歧管36中的歧管孔36B密封。
(第2实施方式)
第2实施方式的电化学式氢泵100在以下说明的框体28、面密封件40、O型圈41以及O型圈42的结构以外与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图6是表示第2实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
如图6所示，在本实施方式的电化学式氢泵100中，O型圈41和O型圈42分别与阳极分隔件26的阳极AN侧的主面抵接。也即是，O型圈41和O型圈42分别与两邻的双极板29相对应的、阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接。
另外，在本实施方式的电化学式氢泵100中，面密封件40不设置在阳极分隔件26的阳极AN侧的主面中的、O型圈41和O型圈42所抵接的区域上。另外，框体28不设置在配设有O型圈41和O型圈42的区域。
具体而言，在框体28，以一对贯通孔(圆形的开口部)各自的外形与O型圈槽51和O型圈槽51各自的外形相同的方式形成有贯通孔。另外，在面密封件40，以一对贯通孔(圆形的开口部)各自的外形与O型圈槽51和O型圈槽51各自的外形相同的方式形成有贯通孔。并且，由设置于框体28和面密封件40的贯通孔构成的圆柱空间收容O型圈41，并且，设置于圆柱空间的O型圈41的内部构成第1阴极气体导出歧管35的一部分。另外，由设置于框体28和面密封件40的贯通孔构成的圆柱空间收容O型圈42，并且，设置于圆柱空间的O型圈42的内部构成第2阴极气体导出歧管36的一部分。
也即是，在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间的O型圈41和O型圈42各自的内部分别存在与框体28和面密封件40的厚度相当的绝缘空间S1和绝缘空间S2。在图6所示的例子中，使用了JISP标准的O型圈(直径为1.9mm)，绝缘空间S1和绝缘空间S2的距离L大约为0.6mm左右。此时，O型圈41和O型圈42也可以在将层叠体100A紧固连结时直径被压缩为大约1.4mm左右。此外，这样的O型圈的尺寸以及绝缘空间S1和绝缘空间S2的距离L等是例示的，不限定于本例子。
通过以上，本实施方式的电化学式氢泵100能够分别通过与两邻的双极板29相对应的、阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接的O型圈41和O型圈42适当地将第1阴极气体导出歧管35和第2阴极气体导出歧管36分别密封。
具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100中，与设置于阴极分隔件27的歧管孔35B和歧管孔36B(参照图2的放大图)分别连通的、设置于阳极分隔件26的歧管孔35A和歧管孔36A(参照图2的放大图)各自的周围分别被用O型圈41和O型圈42进行密封。由此，分别在设置于阳极分隔件26的上述歧管孔35A和歧管孔36A中流动的高压的氢被分别用O型圈41和O型圈42适当地进行密封。
进一步，如图6所示，本实施方式的电化学式氢泵100即使是在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间设置面密封件40和框体28的情况下，由设置于面密封件40的贯通孔构成的第1阴极气体导出歧管35的部分和由设置于框体28的贯通孔构成的第1阴极气体导出歧管35的部分也被用O型圈41适当地进行密封。另外，本实施方式的电化学式氢泵100即使是在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间设置面密封件40和框体28的情况下，由设置于面密封件40的贯通孔构成的第2阴极气体导出歧管36的部分、和由设置于框体28的贯通孔构成的第2阴极气体导出歧管36的部分也被用O型圈42适当地进行密封。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100的O型圈41和O型圈42分别经由未设置有面密封件40和框体28的、设置于阳极分隔件26的上述歧管孔35A和歧管孔36A各自的周围的区域而贯入到面密封件40和框体28内。由此，O型圈41和O型圈42具备作为进行电化学式氢泵100的各构件的组装时的、面密封件40和框体28的定位构件的功能。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100通过绝缘性的框体28、面密封件40、以及绝缘空间S1和绝缘空间S2，能够构成为难以将氢泵单元10内的阴极分隔件27与阳极分隔件26之间短路。
本实施方式的电化学式氢泵100也可以在上述特征以外与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
(变形例)
本变形例的电化学式氢泵100在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间不设置框体28以外，与第2实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图7是表示第2实施方式的变形例的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
如图7所示，在本变形例的电化学式氢泵100中，O型圈41和O型圈42分别与阳极分隔件26的阳极AN侧的主面抵接。也即是，O型圈41和O型圈42分别与两邻的双极板29相对应的、阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接。
另外，在本变形例的电化学式氢泵100中，面密封件40不设置在阳极分隔件26的阳极AN侧的主面中的、O型圈41和O型圈42所抵接的区域上。
在此，在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间的、O型圈41和O型圈42各自的内部分别存在与面密封件40的厚度相当的绝缘空间S1和绝缘空间S2。
通过以上，本变形例的电化学式氢泵100能够分别通过与两邻的双极板29相对应的、阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接的O型圈41和O型圈42来分别适当地密封第1阴极气体导出歧管35和第2阴极气体导出歧管36。
具体而言，本变形例的电化学式氢泵100中，与设置于阴极分隔件27的歧管孔35B和歧管孔36B(参照图2的放大图)分别连通的、设置于阳极分隔件26的歧管孔35A和歧管孔36A(参照图2的放大图)各自的周围被分别用O型圈41和O型圈42进行密封。由此，在设置于阳极分隔件26的上述歧管孔35A和歧管孔36A各自中流动的高压的氢被分别用O型圈41和O型圈42适当地进行密封。
进一步，如图7所示，本变形例的电化学式氢泵100即使是在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间设置面密封件40的情况下，由设置于面密封件40的贯通孔构成的第1阴极气体导出歧管35的部分也被用O型圈41适当地进行密封。另外，本变形例的电化学式氢泵100即使是在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间设置面密封件40的情况下，由设置于面密封件40的贯通孔构成的第2阴极气体导出歧管36的部分也被用O型圈42适当地进行密封。
另外，本变形例的电化学式氢泵100中，O型圈41和O型圈42分别经由未设置面密封件40的、设置于阳极分隔件26的上述歧管孔35A和歧管孔36A各自的周围的区域而贯入到面密封件40内。由此，O型圈41和O型圈42具备作为进行电化学式氢泵100的各构件的组装时的面密封件40的定位构件的功能。
另外，本变形例的电化学式氢泵100能够通过面密封件40以及绝缘空间S1和绝缘空间S2，构成为难以将氢泵单元10内的阴极分隔件27与阳极分隔件26之间短路。
本变形例的电化学式氢泵100也可以在上述特征以外与第1实施方式或者第2实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
(第3实施方式)
第3实施方式的电化学式氢泵100除了以下说明的耐压件90和耐压件91分别设置在O型圈41和O型圈42各自的外周以外，与第2实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图8是表示第3实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
如图8所示，在本实施方式的电化学式氢泵100中，耐压件90和耐压件91分别设置在O型圈41和O型圈42各自的外周，分别保持于O型圈槽51和O型圈槽52。
在图8所示的例子中，阴极分隔件27(双极板29)、框体28以及面密封件40以O型圈槽51的外壁、设置于框体28的贯通孔的侧面、以及设置于面密封件40的贯通孔的侧面不错位的方式层叠。并且，环状的耐压件90被以与贯通孔各自的侧面接触的方式插入到由这些贯通孔构成的圆柱空间的内部。另外，阴极分隔件27(双极板29)、框体28以及面密封件40以O型圈槽52的外壁、设置于框体28的贯通孔的侧面、以及设置于面密封件40的贯通孔的侧面不错位的方式层叠。并且，环状的耐压件91被以与贯通孔各自的侧面接触的方式插入到由这些贯通孔构成的圆柱空间的内部。此外，作为耐压件90和耐压件91的基材，例如，从耐酸性和耐氢脆性的观点出发，可以举出氟树脂等，但不限定于此。
在此，在用与阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接的O型圈41密封第1阴极气体导出歧管35时，有时在阴极分隔件27与框体28之间、阳极分隔件26与面密封件40之间、面密封件40与框体28之间会产生间隙。在该情况下，当假如在O型圈41的外周不设置耐压件90时，如图9所示，例如，当在面密封件40与框体28之间产生间隙时，O型圈41的一部分有可能因存在于O型圈41的内部的高压的氢而鼓出到该间隙内。于是，有可能由于O型圈41破损，O型圈41的密封功能会降低。
此外，关于O型圈42，与上述同样地，也有可能因O型圈42破损而O型圈42的密封功能会降低。
对此，本实施方式的电化学式氢泵100通过在O型圈41和O型圈42各自的外周分别设置耐压件90和耐压件91，能抑制O型圈41和O型圈42向上述的间隙鼓出，其结果，能够减轻O型圈41和O型圈42的破损。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100中，耐压件90和耐压件91具备作为进行电化学式氢泵100的各构件的组装时的定位构件的功能。具体而言，在双极板29上放置框体28时，仅是向设置于框体28的一对贯通孔中的各个贯通孔分别插入耐压件90和耐压件91，就能够使双极板29和框体28容易地位置对准。另外，在框体28上放置面密封件40时，仅是向设置于面密封件40的一对贯通孔中的各个贯通孔分别插入耐压件90和耐压件91，就能够使面密封件40和框体28容易地位置对准。
本实施方式的电化学式氢泵100也可以在上述特征以外与第1实施方式、第2实施方式以及第2实施方式的变形例中的任一电化学式氢泵100是同样的。
(变形例)
本变形例的电化学式氢泵100在阴极分隔件27与阳极分隔件26之间未设置框体28以外，与第3实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图10是表示第3实施方式的变形例的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
如图10所示，在本变形例的电化学式氢泵100中，耐压件90和耐压件91分别设置在O型圈41和O型圈42各自的外周，分别保持于O型圈槽51和O型圈槽52。
在图10所示的例子中，阴极分隔件27(双极板29)和面密封件40以O型圈槽51的外壁和设置于面密封件40的贯通孔的侧面不错位的方式层叠。并且，环状的耐压件90被以与上述的侧面接触的方式插入到由这些侧面构成的圆柱孔的内部。另外，阴极分隔件27(双极板29)和面密封件40以O型圈槽52的外壁和设置于面密封件40的贯通孔的侧面不错位的方式层叠。并且，环状的耐压件91被以与上述的侧面接触的方式插入到由这些侧面构成的圆柱孔的内部。
在此，在用与阴极分隔件27和阳极分隔件26这两方抵接的O型圈41密封第1阴极气体导出歧管35时，在阴极分隔件27以及阳极分隔件26与面密封件40之间有时会产生间隙。在该情况下，当假如在O型圈41的外周不设置耐压件90时，O型圈41的一部分有可能因存在于O型圈41的内部的高压的氢而鼓出到该间隙内。于是，有可能由于O型圈41破损，O型圈41的密封功能会降低。
此外，关于O型圈42，也与上述同样地，有可能因O型圈42破损而O型圈42的密封功能会降低。
对此，本变形例的电化学式氢泵100通过在O型圈41和O型圈42各自的外周分别设置耐压件90和耐压件91，能抑制O型圈41和O型圈42向上述的间隙鼓出，其结果，能够减轻O型圈41和O型圈42的破损。
另外，本变形例的电化学式氢泵100中，耐压件90和耐压件91具备作为进行电化学式氢泵100的各构件的组装时的定位构件的功能。具体而言，在双极板29上放置面密封件40时，仅是向设置于面密封件40的一对贯通孔中的各个贯通孔分别插入耐压件90和耐压件91，就能够使双极板29和面密封件40容易地位置对准。
本变形例的电化学式氢泵100也可以在上述特征以外与第1实施方式、第2实施方式以及第2实施方式的变形例中的任一电化学式氢泵100是同样的。
(第4实施方式)
图11是表示第4实施方式的电化学式氢泵中的层叠体的一个例子的图。
如图11所示，在本实施方式的电化学式氢泵100中，在阳极分隔件26和阴极分隔件27为分体的情况下，在阳极分隔件26的与阳极AN侧相反的一侧的主面设置有将设置于阳极分隔件26的歧管孔35A(参照图2的放大图)包围的O型圈槽56。并且，在O型圈槽56保持有O型圈46。另外，在阳极分隔件26的与阳极AN侧相反的一侧的主面设置有将设置于阳极分隔件26的歧管孔36A(参照图2的放大图)包围的O型圈槽57。并且，在O型圈槽57保持有O型圈47。
通过以上，本实施方式的电化学式氢泵100能够在阳极分隔件26和阴极分隔件27为分体的情况下，通过O型圈46适当地将流动高压的氢(H2)的第1阴极气体导出歧管35中的阳极分隔件26与阴极分隔件27之间的部分密封。另外，本实施方式的电化学式氢泵100能够在阳极分隔件26和阴极分隔件27为分体的情况下，通过O型圈47适当地将流动高压的氢(H2)的第2阴极气体导出歧管36中的阳极分隔件26与阴极分隔件27之间的部分密封。
本实施方式的电化学式氢泵100也可以除了上述特征以外，与第1实施方式、第2实施方式、第2实施方式的变形例、第3实施方式以及第3实施方式的变形例中的任一电化学式氢泵100是同样的。
此外，对于第1实施方式、第2实施方式、第2实施方式的变形例、第3实施方式、第3实施方式的变形例以及第4实施方式，只要不相互排除对方，则也可以相互组合。
另外，根据上述说明，对于本领域技术人员来说，本公开的许多改良以及其他实施方式是显而易见的。因此，上述说明应该解释为仅是例示，是以对本领域技术人员教导执行本公开的最佳的技术方案为目的提供的。能够不脱离本公开的精神而实质地对其构造以及/或者功能的详细进行变更。
例如，电化学式氢泵100的密封构造也可以应用于水电解装置等其他的压缩装置。
产业上的可利用性
本公开的一技术方案能够利用于能在适当地维持高压的氢所存在的区域的密封性的同时、与以往相比降低装置的成本的压缩装置。
附图标记说明
10：氢泵单元
10A：氢泵单元
10B：氢泵单元
11：供电板
12：供电板
13：绝缘板
14：绝缘板
15：端板
16：端板
17：紧固连结器
21：电解质膜
22：阴极供电体
23：阴极催化剂层
24：阳极催化剂层
25：阳极供电体
26：阳极分隔件
27：阴极分隔件
28：框体
29：双极板
30：阳极气体导入歧管
31：阳极气体导出歧管
32A ：第1连络路
32B：第2连络路
33：阳极气体流路
35：第1阴极气体导出歧管
35A：歧管孔
35B：歧管孔
36：第2阴极气体导出歧管
36A：歧管孔
36B：歧管孔
40：面密封件
41：O型圈
42：O型圈
43：O型圈
44：O型圈
45：O型圈
46：O型圈
47：O型圈
50：O型圈槽
51：O型圈槽
52：O型圈槽
53：O型圈槽
54：O型圈槽
56：O型圈槽
57：O型圈槽
80：连通路径
81：连通路径
90：耐压件
91：耐压件
100：电化学式氢泵
100A：层叠体
102：电压施加器
AN：阳极
CA：阴极
CCM：带催化剂层的膜
L：距离
S1：绝缘空间
S2：绝缘空间

Claims (7)

1.一种压缩装置，具备：
电解质膜；
阳极，设置于所述电解质膜的一方的主面；
阴极，设置于所述电解质膜的另一方的主面；
阳极分隔件，设置在所述阳极上；
阴极分隔件，设置在所述阴极上；以及
电压施加器，对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，从而使从被供给到所述阳极的阳极流体取出的质子经由所述电解质膜移动到阴极，生成被压缩了的氢，
所述阴极分隔件在所述阴极侧的主面上设置有将该主面的与所述阴极相对向的区域包围的第1O型圈槽，
所述压缩装置具备：第1O型圈，保持于所述第1O型圈槽；和面密封件，设置在所述阳极分隔件的阳极侧的主面的与所述阳极相对向的区域的外周上。
2.根据权利要求1所述的压缩装置，
所述第1O型圈槽与所述电解质膜的所述阴极侧的主面中的不设置所述阴极的区域相面对，
所述面密封件与所述电解质膜的所述阳极侧的主面中的不设置所述阳极的区域相面对。
3.根据权利要求2所述的压缩装置，
具备将所述电解质膜的外周包围的框体，
所述面密封件与所述电解质膜的所述阳极侧的主面中的不设置所述阳极的区域以及所述框体的所述阳极侧的主面相面对。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的压缩装置，
所述阳极分隔件设置有第1歧管孔，
所述面密封件将所述第1歧管孔包围，
所述阴极分隔件设置有第2歧管孔和将所述第2歧管孔包围的第2O型圈槽，
所述压缩装置具备保持于所述第2O型圈槽的第2O型圈。
5.根据权利要求3所述的压缩装置，
所述阴极分隔件设置有第2歧管孔和将所述第2歧管孔包围的第2O型圈槽，
所述压缩装置具备保持于所述第2O型圈槽的第2O型圈，
所述第2O型圈与所述框体抵接。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的压缩装置，
所述阳极分隔件和所述阴极分隔件被一体化。
7.根据权利要求1～5中的任一项所述的压缩装置，
所述阳极分隔件和所述阴极分隔件为分体，在所述阳极分隔件的与所述阳极侧相反的一侧的主面设置有将设置于所述阳极分隔件的第1歧管孔包围的第3O型圈槽，所述压缩装置具备保持于所述第3O型圈槽的第3O型圈。
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