CN116096670A - 电化学式氢泵用阳极隔板和电化学式氢泵 - Google Patents

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Abstract

一种电化学式氢泵用阳极隔板，其具备：迂回曲折形状的第1阳极气体流路；迂回曲折形状的第2阳极气体流路；以及阳极气体排出歧管，分别从第1阳极气体流路和第2阳极气体流路排出的阳极气体流入阳极气体排出歧管。第1阳极气体流路和第2阳极气体流路分别设在第1区域和第2区域，第1区域和第2区域是由与流入阳极气体排出歧管的阳极气体的流向平行的预定线划分出的区域。

Description

电化学式氢泵用阳极隔板和电化学式氢泵
技术领域
本公开涉及电化学式氢泵用阳极隔板和电化学式氢泵。
背景技术
近年来，由于地球温室化等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为替代化石燃料的清洁性替代能源受到关注。氢即使燃烧也基本上仅生成水，不会排放成为地球温室化原因的二氧化碳，并且基本上也不排放氮氧化物等，所以其作为清洁能源受到期待。另外，作为高效地利用氢作为燃料的装置，有燃料电池，面向汽车用电源、家用私人发电的开发和普及正不断推进。
例如，作为燃料电池车的燃料使用的氢，一般以压缩到数十MPa的高压状态被储存在车内的氢罐中。而且，这样的高压氢一般是通过机械式压缩装置对低压(常压)的氢进行压缩而得到的。
然而，在即将到来的氢社会中，除了制造氢之外，还要求开发能够高密度地储存氢、以小容量且低成本输送或利用氢的技术。特别是要促进燃料电池的普及，需要配备氢供给设施，为了稳定地供给氢，对于高纯度氢的制造、提纯和高密度储存提出了各种方案。
因此，例如专利文献1中提出了一种电化学式氢泵，其通过在夹持电解质膜配置的阳极与阴极之间施加预期的电压，来进行含氢气体中的氢的提纯和升压。再者，将阴极、电解质膜和阳极的层叠体称为膜-电极接合体(以下记为MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。此时，向阳极供给的含氢气体也可以混入杂质。例如，含氢气体可以是来自炼铁工厂等的作为副产物生成的氢气，也可以是对城市煤气改性后的改性气体。
另外，例如，专利文献2提出了一种差压式水电解装置，其使用MEA对在水的电解中产生的低压氢进行升压。
另外，例如，专利文献3提出了一种电化学式氢泵，其通过阳极催化剂层的至少部分层是与阳极气体扩散层的混合层，能够提高氢压缩效率。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2015-117139号公报
专利文献2：日本专利第6382886号公报
专利文献3：日本特开2019-163521号公报
发明内容
本公开的课题是提供一种电化学式氢泵用阳极隔板作为一例，其能够比以往更加提高电化学式氢泵的氢压缩动作的效率。
为了解决上述课题，本公开一方案的电化学式氢泵用阳极隔板是用于电化学式氢泵的金属制阳极隔板，其具备：迂回曲折形状的第1阳极气体流路；迂回曲折形状的第2阳极气体流路；以及阳极气体排出歧管，分别从所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路排出的阳极气体均流入所述阳极气体排出歧管，所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路分别设在第1区域和第2区域，所述第1区域和第2区域是由与流入所述阳极气体排出歧管的阳极气体的流向平行的预定线划分出的区域。
另外，本公开一方案的电化学式氢泵具备：电解质膜、设在电解质膜的一个主面上的阳极、设在电解质膜的另一个主面上的阴极、设在阳极上的上述电化学式氢泵用阳极隔板、以及在所述阳极与所述阴极之间施加电压的电压施加器，通过由所述电压施加器施加所述电压，使从供给到所述阳极上的阳极气体中取出的质子，经由所述电解质膜移动到所述阴极上，生成被压缩的氢气。
本公开一方案的电化学式氢泵用阳极隔板，能够发挥可比以往更加提高电化学式氢泵的氢压缩动作效率的效果。
附图说明
图1A是表示实施方式的电化学式氢泵一例的图。
图1B是图1A的B部放大图。
图2是表示实施方式的实施例的电化学式氢泵所用的阳极隔板和端板的一例的立体图。
图3A是对图2的阳极隔板进行俯视的图。
图3B是图3A的B部放大图。
图3C是图3A的C部放大图。
图3D是图3A的D部截面图。
具体实施方式
对电化学式氢泵的氢压缩动作的效率进行研究，获得了以下见解。
电化学式氢泵中，为了确保电化学单元的耐压性，使用金属制的阳极隔板。作为在金属制的阳极隔板的表面形成阳极气体流路的方法，例如有利用阳极隔板的切削进行的槽加工和利用蚀刻进行的槽加工，但利用金属材料的切削进行的槽加工与利用金属材料的蚀刻进行的槽加工相比，加工成本更高。因此，与利用切削对阳极隔板的表面进行槽加工的情况相比，利用蚀刻对阳极隔板的表面进行槽加工从降低阳极隔板的加工成本的观点出发是优选的。但是，为了在阳极隔板的表面形成阳极气体流路，在利用蚀刻对阳极隔板进行槽加工的情况下，与利用切削对阳极隔板进行槽加工的情况相比流路槽变浅。于是，阳极气体流路中的压力损失增加，由此电化学式氢泵的氢压缩动作的效率降低。
因此，本公开第1方案的电化学式氢泵用阳极隔板是用于电化学式氢泵的金属制阳极隔板，其具备：迂回曲折形状的第1阳极气体流路；迂回曲折形状的第2阳极气体流路；以及阳极气体排出歧管，分别从第1阳极气体流路和第2阳极气体流路排出的阳极气体均流入阳极气体排出歧管，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路分别设在第1区域和第2区域，第1区域和第2区域是由与流入阳极气体排出歧管的阳极气体的流向平行的预定线划分出的区域。
根据这样的结构，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板能够比以往更加提高电化学式氢泵的氢压缩动作的效率。这是由以下原因引起的。
首先，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板具有由与流入阳极气体排出歧管的阳极气体的流向平行的预定线划分出的第1区域和第2区域，在第1区域和第2区域的各区域分别设有迂回曲折形状的第1阳极气体流路和第2阳极气体流路(以下记为阳极气体流路的分割结构)。
因而，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板通过采用阳极气体流路的分割结构，与未采用这种分割结构的情况相比，能够增加阳极气体流路的流路数，其结果，可降低阳极气体流路中的压力损失。也就是说，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板，即使是为了在阳极隔板的表面形成阳极气体流路而利用蚀刻对阳极隔板进行槽加工的情况下，也能够通过采用以上的阳极气体流路的分割结构，来适当地抑制阳极气体流路中的压力损失增加。
由此，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板可抑制由阳极气体流路中的压力损失增加引起的阳极气体供给装置的消耗电力增加。也就是说，可抑制电化学式氢泵的氢压缩动作的效率降低。
另外，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板能够比以往更加提高电化学单元的气体扩散性。这是由以下原因引起的。
通过数值模拟对迂回曲折形状的阳极气体流路中的阳极气体的扩散现象进行了分析的结果，确认到在阳极气体流路的U字状折返部分，向阳极的气体扩散性提高。
另外，通过上述数值模拟确认到，上述气体扩散性能的提高在构成阳极气体流路的折返部分的两个相邻的流路之间更为显著。这是因为，与阳极气体通过阳极气体流路的折返部的阻力相比，阳极气体从折返部流出并经由阳极气体扩散层流入相邻的折返部(捷径)的阻力更小，因此阳极气体在折返部分之间被更多地供给到阳极。也就是说，认为在迂回曲折形状的阳极气体流路，折返部分越多，从阳极隔板上的阳极气体流路向阳极供给的阳极气体量就越增加，因此电化学单元的气体扩散性提高。因此，本方案的电化学式氢泵用的阳极隔板通过采用阳极气体流路的分割结构，能够与未采用这种分割结构的情况相比，增加阳极气体流路的折返部分，其结果，电化学单元的气体扩散性提高
本公开第2方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案的电化学式氢泵用阳极隔板中，可以具备第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管，将要流入第1阳极气体流路的阳极气体流经所述第1阳极气体供给歧管，将要流入第2阳极气体流路的阳极气体流经所述第2阳极气体供给歧管。
根据该结构，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板通过设置第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管，能够与设置1个阳极气体供给歧管的情况相比，抑制阳极气体供给歧管中的压力损失增加。
具体而言，电化学式氢泵的电化学单元的层叠数越多，阳极气体供给歧管中的压力损失就越增加。由此，分配给各个电化学单元的阳极气体供给量的均匀性受损，在各个电化学单元中的阳极气体供给量可能发生偏差。而且，电化学单元各自的阳极气体供给量偏差，会导致电化学单元中的阳极气体供给不足，从而成为电化学式氢泵的氢压缩动作的效率降低的原因之一。
在此，根据上述结构，设置多个阳极气体供给歧管，所以阳极气体供给歧管的压力损失增加得到抑制，可抑制电化学式氢泵的氢压缩动作的效率降低。
本公开第3方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第2方案的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路的第1阳极入口与第2阳极气体流路的第2阳极入口可以相邻。
本公开第4方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第2方案的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体供给歧管的开口面积与第2阳极气体供给歧管的开口面积的合计可以大于阳极气体排出歧管的开口面积。
根据该结构，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板通过使第1阳极气体供给歧管与第2阳极气体供给歧管的开口面积的合计大于阳极气体排出歧管的开口面积，与前者的开口面积的合计为后者的开口面积以下的情况相比，能够抑制阳极气体供给歧管中的压力损失增加。
由此，本方案的电化学式氢泵用的阳极隔板能够比以往更加提高电化学式氢泵的氢压缩动作效率。具体而言，能够减轻由阳极气体供给歧管中的压力损失增加引起的、分配给各个电化学单元的阳极气体供给量的均等性恶化。因而，可改善各个电化学单元的阳极气体供给不足，其结果，可抑制电化学式氢泵的氢压缩动作效率降低。
再者，在使用阳极气体供给装置向阳极气体供给歧管供给阳极气体的情况下，也能够抑制由阳极气体供给歧管中的压力损失增加而引起的阳极气体供给装置的消耗电力上升。
本公开第5方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第4方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路与第2阳极气体流路可以没有彼此相交地与阳极气体排出歧管连接。
根据该结构，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板，通过使第1阳极气体流路与第2阳极气体流路没有彼此相交地与阳极气体排出歧管连接，能够与在阳极隔板内铺设1个阳极气体流路的情况相比缩短阳极气体流路的流路长度。由此，能够降低阳极气体流路中的压力损失。另外，即使在第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者发生由水引起的流路堵塞(溢流)等的情况下，也能够向另一流路继续供给阳极气体。
本公开第6方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第5方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路可以都是迂回曲折形状的迂回幅度随着气体流路从阳极入口向内部前进而变大，且迂回曲折形状的迂回幅度随着气体流路从内部向阳极出口前进而变小。
本公开第7方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第6方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路可以具备多个流路，并且多个流路在下游合流，流路数减少。
本公开第8方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第7方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第2阳极气体流路可以具备多个流路，并且所述多个流路在下游合流，流路数减少。
在此，在阳极气体通过阳极隔板的电极对置部内的阳极气体流路时，阳极气体的一部分通过电化学单元的电化学反应而从阳极向阴极移动。因此，阳极气体流路中的阳极气体流量随着阳极气体在阳极气体流路内从上游向下游移动而减少。于是，当阳极气体流路的流路截面积在上游侧和下游侧相同的情况下，阳极气体流路的气体压力在下游比上游侧低。由此，在阳极气体流路的下游侧，气体从阳极气体流路向阳极的供给压力降低，阳极气体难以供给到阳极。而且，这种现象导致电化学单元的阳极气体流路的下游侧的阳极气体供给不足，从而成为电化学式氢泵的氢压缩动作的效率降低的原因之一。
但是，本方案的电化学式氢泵用的阳极隔板，通过在阳极气体流路的下游侧，使多个流路合流而减少流路数，来使阳极气体流路的流路截面积在下游侧比上游侧小，所以，能够适当地维持阳极气体流路的气体压力。
本公开第9方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第2方案～第4方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，预定线可以是将第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管的中间点与阳极气体排出歧管的中心连结的线。
本公开第10方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第9方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，迂回曲折形状可以相对于预定线(以下记为中心线)为线对称。
根据该结构，本方案的电化学式氢泵用的阳极隔板，通过第1阳极气体流路与第2阳极气体流路的迂回曲折形状相对于中心线为线对称，能够与两者相对于中心线不对称的情况相比，在阳极隔板的电极对置部中向阳极均匀地供给阳极气体。
本公开第11方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第2方案～第4方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路可以从第1阳极气体供给歧管直线延伸后，向中心线侧弯曲，然后向阳极气体排出歧管侧弯曲，之后，开始第1阳极气体流路的迂回曲折形状。
本公开第12方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第2方案～第4方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第2阳极气体流路可以从第2阳极气体供给歧管直线延伸后，向中心线侧弯曲，然后向阳极气体排出歧管侧弯曲，之后，开始第2阳极气体流路的迂回曲折形状。
根据以上结构，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板，在使第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者或两者靠近中心线侧后开始迂回曲折形状，所以，在阳极隔板的中心线附近的电极对置部中，能够减少未铺设阳极气体流路的死区。由此，能够更均匀地向阳极供给阳极气体。
另外，通过采用使第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者或两者靠近中心直线侧的结构，能够使第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管之间适当地分离。由此，本方案的电化学式氢泵用阳极隔板容易在第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管各自的外周以环状配置密封构件，所以，容易提高第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管的气密性。
本公开第13方案的电化学式氢泵用阳极隔板在第1方案～第12方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板中，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路各自的流路深度相对于流路宽度之比可以均为0.5以下。
本公开第14方案的电化学式氢泵，具备：电解质膜、设在电解质膜的一个主面上的阳极、设在电解质膜的另一个主面上的阴极、设在阳极上的第1方案～第13方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板、以及在阳极与阴极之间施加电压的电压施加器，通过由电压施加器施加上述电压，使从供给到阳极上的阳极气体中取出的质子，经由电解质膜移动到阴极上，生成被压缩的氢气。
根据这样的结构，本方案的电化学式氢泵能够比以往更加提高氢压缩动作的效率。再者，本方案的电化学式氢泵发挥的作用效果的详情，能够从上述第1方案～第13方案中任一项的电化学式氢泵用阳极隔板发挥的作用效果中容易地理解到，所省略说明。
以下，参照附图，对本公开的上述各方案的具体例进行说明。
以下说明的具体例都表示上述各方案的一例。因而，以下所示的形状、材料、数值、构成要件、构成要件的配置位置和连接方式等，只要没有记载到权利要求中，就不限定上述各方案。另外，对于以下的构成要件之中表示本方案的最上位概念的独立权利要求中未记载的构成要件，作为任选的构成要件加以说明。另外，在附图中，附带相同标记的部分有时省略说明。另外，为了便于理解，附图示意地示出各自的构成要件，对于形状和尺寸比等有时不是准确的显示。
(实施方式)
[装置结构]
图1A和图1B是表示实施方式的电化学式氢泵一例的图。图1B是图1A的B部放大图。
图1A和图1B所示例中，电化学式氢泵100具备组套(stack)和电压施加器50，组套是多个电化学单元10层叠而成的，电化学单元10是电解质膜21被阳极AN和阴极CA夹持而得到的。
再者，图1A中，层叠有3个电化学单元10，但电化学单元10的层叠数不限定于此。也就是说，电化学单元10的层叠数可以根据电化学式氢泵100压缩的氢量等运转条件而设定为适当数量。
电化学单元10具备电解质膜21、阳极AN、阴极CA、阴极隔板27、阳极隔板26和绝缘体28。而且，在电化学单元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、阳极隔板26和阴极隔板27。
阳极AN设在电解质膜21的一个主面上。阳极AN是包含阳极催化剂层24和阳极供电体25的电极。再者，在阳极隔板26上，以俯视时包围阳极AN的阳极催化剂层24的周围的方式设有O形环45。由此，阳极AN被O形环45适当地密封。
阴极CA设在电解质膜21的另一个主面上。阴极CA是包含阴极催化剂层23和阴极供电体22的电极。再者，在阴极隔板27上，以俯视时包围阴极CA的阴极催化剂层23的周围的方式设有O形环45。由此，阴极CA被O形环45适当地密封。
电解质膜21是具备质子传导性的高分子膜。电解质膜21只要具备质子传导性就可以是各种结构。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，但不限于此。具体而言，例如，作为电解质膜21，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。
如上所述，电解质膜21分别与阳极催化剂层24和阴极催化剂层23接触，被阳极AN和阴极CA夹持。再者，将阴极CA、电解质膜21和阳极AN的层叠体称为膜-电极接合体(以下，记为MEA：Membrane Electrode Assembly)。
阳极催化剂层24被设为与电解质膜21的一个主面接触。阳极催化剂层24例如含有铂作为催化剂金属，但不限定于此。
阴极催化剂层23被设为与电解质膜21的另一个主面接触。阴极催化剂层23例如含有铂作为催化剂金属，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，例如可举出炭黑、石墨等碳粒子、导电性氧化物粒子等，但不限定于此。
再者，阴极催化剂层23和阳极催化剂层24中，催化剂金属的微粒高分散地担载于催化剂载体上。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，一般添加质子传导性的离聚物成分。
阴极供电体22设在阴极催化剂层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。此外，阴极供电体22优选具备弹性，从而适当地追随电化学式氢泵100工作时由阴极CA和阳极AN间的压差产生的构成构件的位移、变形。
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，可以是碳纸、碳布、碳毡等多孔性的碳纤维片。
不过，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，也可以使用以钛、钛合金、不锈钢等为坯料的金属纤维的烧结体、以它们为坯料的金属粒子的烧结体等。
阳极供电体25设在阳极催化剂层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。此外，阳极供电体25优选是高刚性的，从而在电化学式氢泵100工作时能够抑制由阴极CA和阳极AN间的压差产生的构成构件的位移、变形。
具体而言，作为阳极供电体25的基材，例如可以使用以钛、钛合金、不锈钢、碳等为坯料的纤维烧结体、粉体烧结体、膨胀合金、金属网、冲孔金属等。
金属制的阳极隔板26是设在阳极AN上的构件。金属制的阴极隔板27是设在阴极CA上的构件。
在阴极隔板27和阳极隔板26各自的中央部设置凹部，在这些凹部分别收纳阴极供电体22和阳极供电体25。
另外，在阳极隔板26和阴极隔板27的上述凹部的外周部，设有筒状的阳极气体供给歧管32和筒状的阳极气体排出歧管36。
在此，当电化学单元10为层叠状态时，阳极气体供给歧管32由设在电化学式氢泵100的构成构件的各个适当部位的贯穿孔的连接而构成。而且，电化学式氢泵100中，流入电化学式氢泵100内的阳极气体通过阳极气体供给歧管32分别分配给电化学单元10，由此，阳极气体从阳极气体供给歧管32供给到电化学单元10的阳极AN。
当电化学单元10为层叠状态时，阳极气体排出歧管36由设在电化学式氢泵100的构成构件的各个适当位置的贯穿孔的连接而构成。而且，电化学式氢泵100中，从电化学单元10中的每一个通过的阳极气体在阳极气体排出歧管36合流，由此阳极气体从阳极气体排出歧管36排出到电化学式氢泵100外。再者，作为阳极气体，例如可以举出含氢气体。该含氢气体可以是例如通过水的电解生成的氢气，也可以是通过烃气体的改性反应生成的改性气体。
在此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，阳极气体供给歧管32由多个歧管构成，阳极气体排出歧管36由1个歧管构成。而且，多个阳极气体供给歧管32的开口面积的合计大于1个阳极气体排出歧管36的开口面积。再者，以下所示实施例中，1个阳极气体供给歧管32的开口面积与1个阳极气体排出歧管36的开口面积相同，但不限定于此。多个阳极气体供给歧管32的开口面积的合计若大于1个阳极气体排出歧管36的开口面积，则1个阳极气体供给歧管32和1个阳极气体排出歧管36的开口面积的大小关系是任意的。在实施例中说明阳极气体供给歧管32和阳极气体排出歧管36的详细结构。
另外，虽然省略图示，但俯视时，在使阳极气体排出歧管36旋转约90°左右的部位，设有筒状的阴极气体排出歧管。
当电化学单元10为层叠状态时，未图示的阴极气体排出歧管由设在电化学式氢泵100的构成构件的各个适当部位的贯穿孔的连接而构成。而且，电化学式氢泵100中，由电化学单元10的各个阴极CA压缩的高压氢(以下记为压缩氢)在阴极气体排出歧管合流，由此压缩氢从阴极气体排出歧管排出到电化学式氢泵100外。
如图1A所示，与阴极供电体22接触的阴极隔板27的主面未设置阴极气体流路而是由平面构成的。由此，与在阴极隔板27的主面设置阴极气体流路的情况相比，能够在阴极供电体22与阴极隔板27之间增大接触面积。由此，电化学式氢泵100能够降低阴极供电体22与阴极隔板27之间的接触电阻。
与此相对，在与阳极供电体25接触的阳极隔板26的主面，俯视时设有例如包含多个U字状折返部分和多个直线部分的迂回曲折形状流路(以下记为迂回曲折流路34)。
以上的阳极隔板26和阴极隔板27可以由例如钛、不锈钢等金属片构成。在用不锈钢构成该金属片的情况下，在各种不锈钢之中，SUS316L或SUH660的耐酸性和耐氢脆性等特性优异。
另外，在电化学式氢泵100的各个电化学单元10中，在阴极隔板27与阳极隔板26之间夹有被设为包围电解质膜21的周围的环状且平板状的绝缘体28。作为绝缘体28的基材，例如可以举出氟橡胶等，但不限定于此。由此，能够适当地防止电化学单元10内的阴极隔板27与阳极隔板26间的短路。
电压施加器50是在阳极AN与阴极CA间施加电压的装置。电压施加器50只要能够在阳极AN与阴极CA间施加电压，就可以是各种结构。例如，电压施加器50的高电位侧端子与阳极AN连接，电压施加器50的低电位侧端子与阴极CA连接。再者，本实施方式的电化学式氢泵100中，电压施加器50的低电位侧端子与接触最上层的阴极隔板27接触的供电板11连接，电压施加器50的高电位侧端子与接触最下层的阳极隔板26接触的供电板12连接。
作为电压施加器50，例如可以举出DC/DC转换器、AC/DC转换器等。DC/DC转换器在电压施加器50与太阳能电池、燃料电池、蓄电池等直流电源连接的情况下使用。AC/DC转换器在电压施加器50与商用电源等交流电源连接的情况下使用。另外，电压施加器50也可以是功率型电源，例如，其调整施加到阳极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，以使得供给到电化学单元10的电力成为预定的设定值。
这样，电化学式氢泵100使用电压施加器50，在阳极AN与阴极CA之间通电。也就是说，电化学式氢泵100是通过由电压施加器50在阳极AN与阴极CA之间施加电压，来使从供给到阳极AN上的阳极气体中取出的质子经由电解质膜21移动到阴极CA上，生成被压缩的氢气的装置。
接着，对用于将电化学式氢泵100的多个电化学单元10紧固的结构进行说明。
为了以层叠状态适当地保持多个电化学单元10，需要分别将电化学单元10的最上层的阴极隔板27的端面和最下层的阳极隔板26的端面通过供电板11和绝缘板13、以及供电板12和绝缘板14的每一个用端板15和端板16分别夹持，对电化学单元10施加预期的紧固压力。
因此，在端板15和端板16的适当位置，设有用于对电化学单元10施加紧固压力的多个紧固器17。紧固器17只要能够将多个电化学单元10紧固就可以是各种结构。作为紧固器17，例如可以例示贯穿端板15和端板16的螺栓、以及带碟形弹簧的螺母等。
在端板15设有阴极气体导出流路40。阴极气体导出流路40也可以由从阴极CA排出的压缩氢流通的配管构成。
具体而言，阴极气体导出流路40与上述阴极气体排出歧管(未图示)连通。而且，阴极气体排出歧管经由未图示的阴极气体连通路与电化学单元10的各个阴极CA连通。由此，通过了阴极气体连通路的高压压缩氢从电化学单元10的各个阴极CA在阴极气体排出歧管合流。然后，合流了的压缩氢被引导至阴极气体导出流路40，由此被排出到电化学式氢泵100的外部。
在阴极隔板27与阳极隔板26之间，俯视时以包围阴极气体排出歧管的方式设置未图示的O形环等密封构件，阴极气体排出歧管被该密封构件适当地密封。
另外，在端板15设有阳极气体导入流路30。阳极气体导入流路30也可以由供给到阳极AN的阳极气体流通的配管构成。具体而言，阳极气体导入流路30通过设在端板15上的阳极气体供给流路31与上述阳极气体供给歧管32连通。并且，阳极气体供给歧管32经由阳极气体供给连通路33与电化学单元10的各个迂回曲折流路34的流入侧的端部连通。
如上所述，从阳极气体导入流路30导入并通过了阳极气体供给流路31的阳极气体，在与电化学单元10的各个迂回曲折流路34和阳极气体供给连通路33连通的阳极气体供给歧管32中，分配给各个电化学单元10。然后，将经分配的阳极气体从阳极供电体25供给到阳极催化剂层24。
在端板16设有阳极气体导出流路38。阳极气体导出流路38也可以由从阳极AN排出的阳极气体流通的配管构成。具体而言，阳极气体排出流路37通过设在端板16上的阳极气体排出流路37与上述阳极气体排出歧管36连通。并且，阳极气体排出歧管36经由阳极气体排出连通路35与电化学单元10的各个迂回曲折流路34的流出侧的端部连通。
如上所述，通过了电化学单元10的各个迂回曲折流路34和阳极气体排出连通路35的剩余阳极气体在阳极气体排出歧管36合流。然后，合流了的阳极气体从阳极气体排出流路37被引导至阳极气体导出流路38。
再者，在阴极隔板27与阳极隔板26之间，俯视时以包围阳极气体供给歧管32和阳极气体排出歧管36的方式设置O形环等密封构件，阳极气体供给歧管32和阳极气体排出歧管36被密封构件适当地密封。
再者，在此，本公开的“阳极气体流路”由包含迂回曲折流路34、阳极气体供给连通路33和阳极气体排出连通路35的流路构成。并且，“阳极气体流路”分别与多个阳极气体供给歧管32连接，并且由1个阳极气体排出歧管36连接。将在实施例中说明这样的“阳极气体流路”的详细结构。
虽然省略图示，但也可以构建具备上述电化学式氢泵100的氢供给系统。再者，在氢供给系统的氢供给动作中所需的设备可适当地设置。例如，在氢供给系统中，可以设置露点调整器(例如加湿器)。例如，该露点调整器可以是用于调整在通过阳极气体导出流路38导出至电化学式氢泵100外的剩余阳极气体与通过阳极气体导出流路30从适当氢气供给源供给的阳极气体之间混合的气体的露点的装置。此时，可以利用氢气供给源的供给压，从氢气供给源向露点调整器供给阳极气体，也可以利用泵等阳极气体供给装置，从氢气供给源向露点调整器供给阳极气体。作为氢气供给源，例如可以举出气体贮藏器(例如气瓶)、气体供给设施等。
另外，可以在氢供给系统中设置例如检测电化学式氢泵100的温度的温度检测器、暂时储存从电化学式氢泵100的阴极CA排出的压缩氢的储氢器、检测储氢器内的气压的压力检测器等。
再者，上述的电化学式氢泵100的结构和氢供给系统中未图示的各种设备是例示，并不限定于本例。
[动作]
以下，参照图1A对电化学式氢泵100的氢压缩动作一例进行说明。
以下动作可以通过例如未图示的控制器的运算电路从控制器的存储电路由控制程序来执行。不过，利用控制器执行以下动作不是必须的。操作者可以执行其部分动作。以下例子中对通过控制器控制动作的情况进行说明。
首先，在通过阳极气体导入流路30导入的低压阳极气体按阳极气体供给流路31、阳极气体供给歧管32、阳极气体供给连通路33和迂回曲折流路34的顺序在这些流路内流动时，阳极气体被供给至电化学式氢泵100的阳极AN。此时，电压施加器50的电压向电化学式氢泵100供给。
通过了迂回曲折流路34的剩余阳极气体按阳极气体排出连通路35、阳极气体排出歧管36和阳极气体排出流路37的顺序在这些流路内流动，通过阳极气体导出流路38被导出到电化学式氢泵100外。再者，在阳极气体通过迂回曲折流路34时，通过电化学单元10中的以下电化学反应，大部分阳极气体从电化学单元10的阳极AN移动到阴极CA。因此，通过阳极气体导出流路38导出到电化学式氢泵100外的剩余阳极气体的流量，为通过阳极气体供给歧管32的阳极气体的流量的数十％左右。
如上所述，在阳极AN的阳极催化剂层24中，氢分子通过氧化反应而分离成质子和电子(式(1))。质子在电解质膜21内传导并移动到阴极催化剂层23。电子通过电压施加器50移动到阴极催化剂层23。然后，在阴极催化剂层23中，通过还原反应而再次生成氢分子(式(2))。再者，已知质子在电解质膜21中传导时，预定量的水作为电渗水与质子相伴地从阳极AN向阴极CA移动。
此时，通过使用未图示的流量调整器增加阴极气体的排出流路(例如图1A的阴极气体导出流路40)的压力损失，能够压缩在阴极CA生成的氢。作为流量调整器，例如可以举出设在阴极气体导出流路40上的背压阀、调整阀等。
阳极：H2(低压)→2H++2e-(1)
阴极：2H++2e-→H2(高压)(2)
这样，电化学式氢泵100中，通过由电压施加器50在阳极AN与阴极CA之间施加电压，来进行使供给到阳极AN的阳极气体中的质子移动到阴极CA，并在阴极CA生成压缩氢的动作。
在阴极CA生成的压缩氢按顺序通过阴极气体连通路、阴极气体排出歧管和阴极气体导出流路40后，供给到未图示的氢需求体。作为氢需求体，例如可以举出贮氢器、氢设施的配管、燃料电池等。例如，压缩氢可以通过阴极气体导出流路40暂时储存在作为氢需求体一例的贮氢器中。另外，储氢器中储存的氢也可以适时地供给到作为氢需求体一例的燃料电池。
(实施例)
图2是实施方式的实施例的电化学式氢泵所使用的阳极隔板和端板的一例的立体图。图3A是图2的阳极隔板的俯视图。图3B是图3A的B部放大图。图3C是图3A的C部放大图。图3D是图3A的D部截面图。
不过，在附图中，为了便于说明，省略了构成筒状阴极气体排出歧管的贯穿孔的图示。另外，在图2中，省略了3枚阳极隔板26、端板15和端板16以外的电化学式氢泵100的构成构件的立体图，并且省略了设置在阳极隔板26的各个电极对置部G内的阳极气体流路的图示。此外，在图3A中，为了便于说明，如该图所示地选取“上”、“下”、“右”和“左”。
如图2所示，阳极气体供给流路31通过在端板15中将从阳极气体导入流路30导入的阳极气体在中途一分为二，能够对第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B分别配给等量的阳极气体。在此，将要流入第1阳极气体供给连通路33A的阳极气体在第1阳极气体供给歧管32A流动。将要流入第2阳极气体供给连通路33B的阳极气体在第2阳极气体供给歧管32B流动。
再者，阳极气体供给流路31例如也可以由设在端板15上的开口部和流路槽构成。该情况下，开口部的入口与设在端板15的侧面的阳极气体导入流路30连接，开口部的出口与在端板15的主面上所加工的流路槽的中央部连接。而且，流路槽的两端部分别与第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B各自连接。
另外，阳极气体排出流路37能够在端板16将从阳极气体排出歧管36排出的剩余阳极气体引导至阳极气体导出流路38。在此，流经第1阳极气体排出连通路35A和第2阳极气体排出连通路35B的阳极气体在阳极气体排出歧管36合流。
再者，阳极气体排出流路37例如也可以由设在端板16上的开口部构成。该情况下，开口部的入口在端板16的主面与阳极气体排出歧管36连接，开口部的出口与设在端板16的侧面的阳极气体导出流路38连接。
另外，如图2和图3A所示，在阳极隔板26设有构成第1阳极气体供给歧管32A的一部分的截面为圆形的贯穿孔、构成第2阳极气体供给歧管32B的一部分的截面为圆形的贯穿孔、以及构成阳极气体排出歧管36的一部分的截面为圆形的贯穿孔。而且，这些贯穿孔的开口面积可以相同。
这样，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26中，第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B的开口面积的合计大于阳极气体排出歧管36的开口面积。由此，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26能够比以往更加提高电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率。这种作用效果的详情与实施方式的电化学式氢泵100发挥的作用效果相同，因此省略说明。
接着，参照附图，对阳极气体流路的详细结构进行说明。
首先，如图3A所示，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26具有由与流入阳极气体排出歧管36的阳极气体的流向300平行的预定线划分出的第1区域200L和第2区域200R，在第1区域200L和第2区域200R的各区域分别设有迂回曲折形状的第1阳极气体流路和迂回曲折形状的第2阳极气体流路(以下记为阳极气体流路的分割结构)。
再者，上述“与阳极气体的流向300平行的预定线”可以是沿上下方向延伸的中心直线CL(详情后述)，也可以是与中心直线CL不同的线。在前者的情况下，阳极隔板26被中心直线CL左右均等地划分为第1区域200L和第2区域200R。
如上所述，阳极隔板26具备第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B，将要流入第1阳极气体流路的阳极气体流经第1阳极气体供给歧管32A，将要流入第2阳极气体流路的阳极气体流经第2阳极气体供给歧管32B。而且，如图3B所示，第1阳极气体流路的阳极入口INA与第2阳极气体流路的阳极入口INB相邻。
另外，如图3A所示，连接于第1阳极气体供给歧管32A的第1阳极气体流路和连接于第2阳极气体供给歧管32B的第2阳极气体流路没有彼此相交地与阳极气体排出歧管36连接。也就是说，本公开的“第1阳极气体流路”包含第1阳极气体供给连通路33A、第1迂回曲折流路34A和第1阳极气体排出连通路35A，由在阳极隔板26的第1区域200L铺设的流路构成。另外，本公开的“第2阳极气体流路”包含第2阳极气体供给连通路33B、第2迂回曲折流路34B和第2阳极气体排出连通路35B，由在阳极隔板26的第2区域200R铺设的流路构成。
进而，如图3A所示，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路都是迂回曲折形状的迂回幅度W随着气体流路从阳极入口INA、INB向内部前进而变大，且迂回曲折形状的迂回幅度W随着气体流路从内部向阳极出口前进而变小。也就是说，在阳极隔板20的电极对置部G的中央部，第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B分别向左右方向延伸的迂回曲折形状的迂回幅度W为最大。
再者，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路例如可以通过使用适当的蚀刻等，对阳极隔板26的主面在截面视图中加工凹凸部而得到。
在此，作为在阳极隔板26的表面形成阳极气体流路的方法，例如有利用阳极隔板26的切削的槽加工和利用蚀刻的槽加工，但利用金属材料切削进行的槽加工与利用金属材料蚀刻进行的槽加工相比成本更高。因此，为了在阳极隔板26的表面形成阳极气体流路，利用蚀刻对阳极隔板26的表面进行槽加工与利用切削对阳极隔板26的表面进行槽加工的情况相比，在降低阳极隔板26的加工成本的观点上是优选的。不过，在利用蚀刻对阳极隔板26进行槽加工的情况下，与利用切削对阳极隔板26进行槽加工的情况相比，流路槽变浅。例如图3D所示，当为了在阳极隔板26的表面形成阳极气体流路而利用蚀刻对阳极隔板26进行槽加工时，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路各自的流路深度L2相对于流路宽度L1之比(L2/L1)可以均为0.5以下。再者，凹凸部中的图3D的凹部相当于阳极气体流过的流路槽，图3A中用黑线表示。另外，凹凸部中的图3D的凸部相当于支持阳极隔板26上的阳极AN的支持部，图3A中用白线表示。
另外，如图3A所示，俯视时，第1迂回曲折流路34A的迂回曲折形状与第2迂回曲折流路34B的迂回曲折形状，相对于将第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B的中间点与阳极气体排出歧管36的中心沿上下方向连接的线(以下记为中心直线CL)为线对称的。再者，所谓“第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B的中间点”，如图3A所示，在俯视阳极隔板26的情况下，是指将第1阳极气体供给歧管32A的中心和第2阳极气体供给歧管32B的中心沿左右方向连接的线的中间点。
本例中，从中心直线CL向左侧偏离的位置上的第1迂回曲折流路34A的8个U字状折返部分与从中心直线CL向右侧偏离的位置上的第2迂回曲折流路34B的8个U字状折返部分，相对于中心直线CL线对称地配置。另外，接近中心直线CL的位置上的第1迂回曲折流路34A的7个U字状折返部分与接近中心直线CL的位置上的第2迂回曲折流路34B的7个U字状折返部分，相对于中心直线CL线对称地配置。此外，连结第1迂回曲折流路34A的折返部分的直线部分与连结第2迂回曲折流路34B的折返部分的直线部分，相对于中心直线CL线对称地配置。这样，在本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26中，通过采用阳极气体流路的分割结构，能够与未采用这种分割结构的情况相比，增加阳极气体流路的U字状折返部分。
如图3A和图3B所示，第1阳极气体流路在第1阳极气体供给连通路33A中，从第1阳极气体供给歧管32A沿上下方向直线延伸后，向中心直线CL侧弯曲，然后，向阳极气体排出歧管36侧弯曲后，开始第1迂回曲折流路34A的迂回曲折形状。另外，第2阳极气体流路在第2阳极气体供给连通路33B中，从第2阳极气体供给歧管32B沿上下方向直线延伸后，向中心直线CL侧弯曲，然后，向阳极气体排出歧管36侧弯曲后，开始第2迂回曲折流路34B的迂回曲折形状。
本例中，第1阳极气体供给连通路33A和第2阳极气体供给连通路33B分别从配置在与中心直线CL偏离的位置上的第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B向中心直线CL并行地延伸后，流路的流向以接近中心直线CL侧的方式弯曲约90°。然后，第1阳极气体供给连通路33A和第2阳极气体供给连通路33B分别在接近于中心直线CL的位置，以与中心直线CL并行延伸的方式使流路的流向再次弯曲约90°，与第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B分别连接。
如图3A和图3C所示，第1阳极气体流路和第2阳极气体流路分别具备多个流路，且多个流路在下游合流，流路数减少。
本例中，第1迂回曲折流路34A通过与第1阳极气体供给连通路33A连接的6个流路槽在下游合流，来使与第1阳极气体排出连通路35A连接的流路槽减少一半(3个)。另外，第2迂回曲折流路34B通过与第2阳极气体供给连通路33B连接的6个流路槽在下游合流，来使与第2阳极气体排出连通路35B连接的流路槽减少一半(3个)。
再者，以上的电化学式氢泵100用的阳极隔板26、端板15和端板16的结构仅为例示，并不限定于本例。
例如，上述记载中，阳极气体供给歧管32的个数为2个，但并不限定于此。另外，阳极气体供给歧管32的流路截面为圆形，但并不限定于此。阳极气体供给歧管32的个数和流路截面例如可以根据阳极气体的供给量等电化学式氢泵100的运转条件设定为适当的数量和截面形状。
另外，上述记载中，第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B的流路数在上游为6个，但并不限定于此。这些流路数可以根据阳极气体的供给量等电化学式氢泵100的运转条件设定为适当数量。
另外，上述记载中，使第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B的流路数在下游减少一半(3个)，但并不限定于此。例如，也可以将第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B分别分成3个以上的区域，多次地阶段性减少第1迂回曲折流路34A和第2迂回曲折流路34B的流路数。
本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26通过上述说明的结构，能够发挥以下各种作用效果。
本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，能够比以往更加提高电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率。这是由以下原因引起的。
首先，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26通过采用阳极气体流路的分割结构，与未采用这种分割结构的情况相比，能够增加阳极气体流路的流路数，其结果，可降低阳极气体供给中的压力损失。也就是说，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，即使是为了在阳极隔板26的表面形成阳极气体流路而利用蚀刻对阳极隔板26进行槽加工的情况下，也能够通过采用以上的阳极气体流路的分割结构，来适当地抑制阳极气体流路中的压力损失增加。由此，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26可抑制由阳极气体流路中的压力损失增加引起的阳极气体供给装置的消耗电力增加。也就是说，可抑制电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率降低。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26能够比以往更加提高电化学单元10的气体扩散性。这是由以下原因引起的。
通过数值模拟对迂回曲折形状的阳极气体流路中的阳极气体的扩散现象进行了分析的结果，确认到在阳极气体流路的U字状折返部分，向阳极的气体扩散性提高。
另外，通过上述数值模拟确认到，上述气体扩散性能的提高在构成阳极气体流路的折返部分的两个相邻的流路间更为显著。这是因为，与阳极气体通过阳极气体流路的折返部的阻力相比，阳极气体从折返部流出并经由阳极气体扩散层流入相邻的折返部(捷径)的阻力更小，因此阳极气体在折返部分之间被更多地供给到阳极AN。也就是说，认为在迂回曲折形状的阳极气体流路，折返部分越多，从阳极隔板上的阳极气体流路向阳极AN供给的阳极气体量就越增加，因此电化学单元10的气体扩散性提高。因此，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26通过采用阳极气体流路的分割结构，能够与未采用这种分割结构的情况相比，增加阳极气体流路的折返部分，其结果，电化学单元10的气体扩散性提高。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26通过设置第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B，能够与设置1个阳极气体供给歧管的情况相比，抑制阳极气体供给歧管32中的压力损失增加。
具体而言，电化学式氢泵100的电化学单元10的层叠数越多，阳极气体供给歧管32中的压力损失就越增加。由此，分配给各个电化学单元10的阳极气体供给量的均匀性受损，在各个电化学单元10中的阳极气体供给量可能发生偏差。而且，电化学单元10各自的阳极气体供给量偏差，会导致电化学单元10中的阳极气体供给不足，从而成为电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率降低的原因之一。
在此，根据上述结构，设置多个阳极气体供给歧管32，所以阳极气体供给歧管32的压力损失增加得到抑制，可抑制电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率降低。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，通过使第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B的开口面积的合计大于1个阳极气体排出歧管36的开口面积，与前者的开口面积的合计为后者的开口面积以下的情况相比，能够抑制阳极气体供给歧管32的压力损失增加。
由此，电化学式氢泵100用的阳极隔板26能够比以往更加提高电化学式氢泵100的氢压缩动作效率。具体而言，能够减轻由阳极气体供给歧管32中的压力损失增加而引起的、分配给各个电化学单元10的阳极气体供给量的均等性恶化。因而，可改善各个电化学单元10的阳极气体供给不足，其结果，可抑制电化学式氢泵100的氢压缩动作效率降低。再者，在使用阳极气体供给装置向阳极气体供给歧管32供给阳极气体的情况下，也能够抑制由阳极气体供给歧管32中的压力损失增加而引起的阳极气体供给装置的消耗电力上升。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，通过使连接于第1阳极气体供给歧管32A的第1阳极气体流路与连接于第2阳极气体供给歧管32B连接的第2阳极气体流路没有彼此相交地与阳极气体排出歧管36连接，能够与在阳极隔板26内铺设1个阳极气体流路的情况相比缩短阳极气体流路的流路长度。由此，能够降低阳极气体流路中的压力损失。另外，即使在第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者发生由水引起的流路堵塞(溢流)等的情况下，也能够向另一流路继续供给阳极气体。
另外，在阳极气体通过阳极隔板26的电极对置部G内的阳极气体流路时，阳极气体的一部分通过电化学单元10的电化学反应而从阳极AN向阴极CA移动。因此，阳极气体流路中的阳极气体流量随着阳极气体在阳极气体流路内从上游向下游移动而减少。于是，当阳极气体流路的流路截面积在上游侧和下游侧相同的情况下，阳极气体流路的气体压力在下游比上游侧低。由此，在阳极气体流路的下游侧，气体从阳极气体流路向阳极AN的供给压力降低，阳极气体难以供给到阳极AN。而且，这种现象导致电化学单元10的阳极气体流路的下游侧的阳极气体供给不足，从而成为电化学式氢泵100的氢压缩动作的效率降低的原因之一。
但是，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，通过在阳极气体流路的下游侧，使多个流路合流而减少流路数，来使阳极气体流路的流路截面积在下游侧比上游侧小，所以，能够适当地维持阳极气体流路的气体压力。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，通过第1迂回曲折流路34A与第2迂回曲折流路34B的迂回曲折形状相对于中心直线CL为线对称，能够与两者相对于中心直线CL不对称的情况相比，在阳极隔板的电极对置部G中向阳极AN均匀地供给阳极气体。
另外，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，在使第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者或两者靠近中心直线CL侧后开始迂回曲折形状，所以，在阳极隔板26的中心直线CL附近的电极对置部G中，能够减少未铺设阳极气体流路的死区。由此，能够更均匀地向阳极AN供给阳极气体。
另外，通过采用使第1阳极气体流路和第2阳极气体流路中的一者或两者靠近中心直线CL侧的结构，能够使第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B之间适当地分离。由此，本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26，如图3A的点划线所示，容易在第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B各自的外周以环状配置密封构件，所以，容易提高第1阳极气体供给歧管32A和第2阳极气体供给歧管32B的气密性。
本实施例的电化学式氢泵100用的阳极隔板26在上述特征以外，可以与实施方式的电化学式氢泵100用的阳极隔板26相同。
对本领域技术人员而言，上述说明中显然包括本公开的多种改进和其他实施方式。因此，上述说明仅应被解释为例示，是出于教导本领域技术人员实施本公开的最佳方式的目的而提供的。在不脱离本公开精神的情况下，可以实质上改变其结构和/或功能的细节。
产业上的可利用性
本公开的一方案可利用于能够比以往更加提高电化学式氢泵的氢压缩动作效率的电化学式氢泵用阳极隔板。
附图标记说明
10：电化学单元
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：阳极隔板
27：阴极隔板
28：绝缘体
30：阳极气体导入流路
31：阳极气体供给流路
32：阳极气体供给歧管
32A：第1阳极气体供给歧管
32B：第2阳极气体供给歧管
33：阳极气体供给连通路
33A：第1阳极气体供给连通路
33B：第2阳极气体供给连通路
34：迂回曲折流路
34A：第1迂回曲折流路
34B：第2迂回曲折流路
35：阳极气体排出连通路
35A：第1阳极气体排出连通路
35B：第2阳极气体排出连通路
36：阳极气体排出歧管
37：阳极气体排出流路
38：阳极气体导出流路
40：阴极气体导出流路
45：O形环
50：电压施加器
100：电化学式氢泵
200L：第1区域
200R：第2区域
300：阳极气体的流向
AN：阳极
CA：阴极
CL：中心直线
G：电极对置部
INA：阳极入口
INB：阳极入口
L1：流路宽度
L2：流路深度
W：迂回幅度

Claims (14)

1.一种电化学式氢泵用阳极隔板，是用于电化学式氢泵的金属制阳极隔板，其具备：
迂回曲折形状的第1阳极气体流路；
迂回曲折形状的第2阳极气体流路；以及
阳极气体排出歧管，分别从所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路排出的阳极气体均流入所述阳极气体排出歧管，
所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路分别设在第1区域和第2区域，所述第1区域和第2区域是由与流入所述阳极气体排出歧管的阳极气体的流向平行的预定线划分出的区域。
2.根据权利要求1所述的电化学式氢泵用阳极隔板，其具备第1阳极气体供给歧管和第2阳极气体供给歧管，
将要流入所述第1阳极气体流路的阳极气体流经所述第1阳极气体供给歧管，将要流入所述第2阳极气体流路的阳极气体流经所述第2阳极气体供给歧管。
3.根据权利要求2所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路的第1阳极入口与所述第2阳极气体流路的第2阳极入口相邻。
4.根据权利要求2所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体供给歧管的开口面积与所述第2阳极气体供给歧管的开口面积的合计大于所述阳极气体排出歧管的开口面积。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路与所述第2阳极气体流路没有彼此相交地与所述阳极气体排出歧管连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路都是迂回曲折形状的迂回幅度随着气体流路从阳极入口向内部前进而变大，且迂回曲折形状的迂回幅度随着气体流路从内部向阳极出口前进而变小。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路具备多个流路，并且所述多个流路在下游合流，流路数减少。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第2阳极气体流路具备多个流路，并且所述多个流路在下游合流，流路数减少。
9.根据权利要求2～4中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述预定线是将所述第1阳极气体供给歧管和所述第2阳极气体供给歧管的中间点与所述阳极气体排出歧管的中心连结的线。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述迂回曲折形状相对于所述预定线为线对称。
11.根据权利要求2～4中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路从所述第1阳极气体供给歧管直线延伸后，向将所述第1阳极气体供给歧管和所述第2阳极气体供给歧管的中间点与所述阳极气体排出歧管的中心连结的线侧弯曲，然后向所述阳极气体排出歧管侧弯曲，之后，开始所述第1阳极气体流路的迂回曲折形状。
12.根据权利要求2～4中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第2阳极气体流路从所述第2阳极气体供给歧管直线延伸后，向将所述第1阳极气体供给歧管和所述第2阳极气体供给歧管的中间点与所述阳极气体排出歧管的中心连结的线侧弯曲，然后向所述阳极气体排出歧管侧弯曲，之后，开始所述第2阳极气体流路的迂回曲折形状。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板，
所述第1阳极气体流路和所述第2阳极气体流路各自的流路深度相对于流路宽度之比均为0.5以下。
14.一种电化学式氢泵，具备：
电解质膜、
设在所述电解质膜的一个主面上的阳极、
设在所述电解质膜的另一个主面上的阴极、
设在所述阳极上的权利要求1～13中任一项所述的电化学式氢泵用阳极隔板、以及
在所述阳极与所述阴极之间施加电压的电压施加器，
通过由所述电压施加器施加所述电压，使从供给到所述阳极上的阳极气体中取出的质子，经由所述电解质膜移动到所述阴极上，生成被压缩的氢气。
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