CN116209638A - 压缩装置 - Google Patents

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Abstract

压缩装置具备电压施加器和至少一个压缩单元，压缩单元包含电解质膜、设置在电解质膜的一个主面上的阳极、设置在电解质膜的另一个主面上的阴极、层叠在阳极上的阳极隔板和层叠在阴极上的阴极隔板，电压施加器对阳极与阴极之间施加电压，通过由电压施加器施加电压，使从被供给到阳极的阳极流体中取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成压缩氢气，压缩装置具备在层叠方向上位于一端的阳极隔板上设置的阳极端板、在层叠方向上位于另一端的阴极隔板上设置的阴极端板和在阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间设置的第1板和第2板，在第1板上形成有用于积存包含压缩氢气的阴极气体的第1空间，在第2板上设置有供阴极气体流动的第1歧管和用于将从第1歧管流入的阴极气体引导至第1空间的第1连通路。

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，由于地球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，作为代替化石燃料的清洁的替代能源，氢受到关注。氢即使燃烧也基本上只生成水，不会排出成为全球变暖的原因的二氧化碳，并且也几乎不会排出氮氧化物等，因此作为清洁能源而备受期待。另外，作为将氢作为燃料高效率地利用的装置有燃料电池，在面向汽车用电源、面向家庭用自家发电方面正在进行开发和普及。
例如，作为燃料电池车的燃料而使用的氢，一般以压缩到几十MPa的高压状态储藏在车内的氢罐中。而且，这样的高压的氢一般通过机械式的压缩装置压缩低压(常压)的氢而得到。
但是，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藏氢、以小容量且低成本地输送或利用氢的技术。特别是为了促进燃料电池的普及，需要完善氢供给基础设施，为了稳定地供给氢，提出了制造、精制、高密度储存高纯度的氢的各种方案。
因此，例如非专利文献1提出了一种压差式高压水电解装置(以下称为水电解装置)，其通过水的电分解而进行氢和氧的分离，经由电解质膜由低压的氢生成高压的氢。
水电解装置为了通过将水电分解产生氢和氧而配设有：固体高分子电解质膜、设置在固体高分子电解质膜两面的阳极催化剂层和阴极催化剂层、以及设置在这些催化剂层两侧的阳极供电体和阴极供电体。另外，将包含阴极催化剂层和阴极供电体的阴极、电解质膜、以及包含阳极催化剂层和阳极供电体的阳极的层叠体称为膜电极接合体(以下称为MEA：Membrane ElectrodeAssembly)。
而且，非专利文献1的水电解单元由MEA、保持MEA并且具备用于水的供给、剩余水的排出和氧的流通的常压流路的阳极隔板和树脂框、以及具备用于高压的氢排出的高压气体流路的阴极隔板构成。
另外，在水电解装置中，根据在阴极生成的高压的氢量，层叠多个水电解单元，在层叠体的层叠方向两端设置用于施加电压的端子，由此能够在水电解单元中流通电流，并且向阳极供电体供给水。于是，在MEA的阳极侧，水通过电解而生成质子。质子透过电解质膜而向阴极侧移动，在阴极供电体处与电子再结合，由此生成高压的氢。并且，氢经由设置在阴极隔板的高压气体流路而从水电解装置排出。另一方面，在阳极侧，在阳极生成的氧与剩余的水一起经由设置在阳极隔板和树脂框上的常压流路而从水电解装置排出。
在此，在水电解装置中，对通过水电解而得到的氢进行压缩，因此阴极供电体侧的氢气压力成为高压。由此，通过隔板等发生变形，有可能会增加构成水电解单元的各部件之间的接触电阻。
因此，非专利文献1提出了在水电解装置中，使用紧固部件(螺栓)，通过端板(两端板)使包含多个水电解单元的层叠体密合的结构。另外，在上端的端板与对应层叠体上端的隔板之间存在密闭空间，向该密闭空间导入高压的氢。并且，在该密闭空间中设置有弹性体(弹簧)。
根据以上技术构成，即使由于水电解单元中的高压气体，导致隔板等向外侧膨胀变形的应力作用在这些部件上，也能够通过弹性体的反作用力和密闭空间的高压氢气压力来抑制上述变形。
专利文献1提出了一种电化学式氢泵，其向阳极供给低压的含氢气体，以电化学方式仅使质子透过电解质膜，由此在阴极精制高压的氢。另外，关于电化学式氢泵的电化学单元的结构，除了阳极流体为含氢气体以外，与非专利文献1的水电解电池的结构相同，因此省略说明。
在专利文献1中也与上述同样，当由于阴极供电体侧的氢气压力成为高压而导致隔板等变形时，构成电化学单元的各部件之间的接触电阻有可能增加。因此，在专利文献1中，向上下端的端板(两端板)与相邻的隔板之间的空间导入在阴极生成的高压的氢，由此抑制上述变形。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2019-218624号公报
非专利文献1：“关于压差式高压水电解单元的气密结构的研究”本田技研工业株式会社Honda R&D Technical Review vol.25No.2(Oct 2013)
发明内容
发明要解决的课题
本公开中，作为一个例子，以提供一种与以往相比能够更适当地将高压的阴极气体引导至压缩单元与端板之间的空间中的压缩装置为课题。
用于解决课题的手段
为解决上述课题，本公开的一个技术方案(aspect)涉及的压缩装置，具备电压施加器和至少一个压缩单元，所述压缩单元包含电解质膜、设置在所述电解质膜的一个主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一个主面上的阴极、层叠在所述阳极上的阳极隔板、以及层叠在所述阴极上的阴极隔板，所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述压缩装置通过由所述电压施加器施加电压，使从被供给到阳极的阳极流体中取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成压缩氢气，所述压缩装置具备：在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上设置的阳极端板；在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上设置的阴极端板；以及在所述阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间设置的第1板和第2板，在所述第1板上形成有用于积存包含所述压缩氢气的阴极气体的第1空间，在所述第2板上设置有供所述阴极气体流动的第1歧管和用于将从所述第1歧管流入的阴极气体引导至所述第1空间的第1连通路。
发明的效果
本公开的一个技术方案涉及的压缩装置，能够发挥与以往相比能够更适当地将高压的阴极气体引导至压缩单元与端板之间的空间中的效果。
附图说明
图1是表示实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。
图2是表示图1的双极板和氢泵单元的一个例子的图。
图3是表示图2的双极板的分解立体图的图。
图4是从上方观察图2的双极板的图。
图5是表示图1的第1压力形成部件的一个例子的图。
图6是表示图5的第1压力形成部件的分解立体图的图。
图7是从上方观察图5的第1压力形成部件的图。
图8是表示图1的第2压力形成部件的一个例子的图。
图9是表示图8的第2压力形成部件的分解立体图的图。
图10是从上方观察图8的第2压力形成部件的图。
图11是用于说明第1压力形成部件的一对板的面接合所带来的一体化的作用效果的图。
具体实施方式
在以往的例子中，提出了向隔板与端板(end plate)之间的空间导入高压的氢气。
例如，在非专利文献1中，在上侧的端板的底面中央部形成有圆筒状的大的凹部，将上端侧的隔板整体插入到凹部内，由此，由端板和隔板形成用于导入高压气体的密闭空间。但是，对于用于向上述密闭空间导入高压气体的气体流路的具体结构没有进行充分的研究。
在专利文献1中，对于用于向上下的两端板与相邻的隔板之间的空间导入高压氢气的气体流路的具体结构没有进行充分的研究。
即、本公开的第1技术方案涉及的压缩装置，具备电压施加器和至少一个压缩单元，所述压缩单元包含电解质膜、设置在所述电解质膜的一个主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一个主面上的阴极、层叠在所述阳极上的阳极隔板、以及层叠在所述阴极上的阴极隔板，所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，所述压缩装置通过由所述电压施加器施加电压，使从被供给到阳极的阳极流体中取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成压缩氢气，所述压缩装置具备：在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上设置的阳极端板；在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上设置的阴极端板；以及在所述阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间设置的第1板和第2板，在所述第1板上形成有用于积存包含所述压缩氢气的阴极气体的第1空间，在所述第2板上设置有供所述阴极气体流动的第1歧管和用于将从所述第1歧管流入的阴极气体引导至所述第1空间的第1连通路。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，与以往相比能够更适当地将高压的阴极气体引导至压缩单元与端板之间的空间中。具体而言，本技术方案涉及的压缩装置，能够通过第2板的第1连通路，从第2板的第1歧管向第1板的第1空间适当地供给高压的阴极气体。
本公开的第2技术方案涉及的压缩装置，在第1技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：第1板与第2板通过面接合而一体化。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过面接合使第1板和第2板一体化，由此与没有通过面接合使两者一体化的情况相比，能够减小第1板和第2板在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。
具体而言，假设在没有通过面接合使第1板和第2板一体化的情况下，需要在第1板与第2板之间以包围第1连通路和第1歧管的方式沿着板周缘部设置O型环。该情况下，阴极气体有可能遍及俯视时的O型环内的整个区域而侵入到第1板与第2板之间的间隙中。因此，在O型环内的整个区域存在的阴极气体的气压有可能施加于第1板和第2板。于是，为了不使设置在第1板和第2板的外侧的阴极端板因该气体压力而向外侧膨胀，需要提高阴极端板的挠曲刚性。例如，需要增加阴极端板的厚度，这会导致装置的大型化和成本上升。
与此相对，本技术方案涉及的压缩装置，通过面接合使第1板和第2板一体化，从而在进行了面接合的区域中不会侵入阴极气体，因此与不通过面接合使它们一体化的情况相比，能够减轻上述不良情况。
本公开的第3技术方案涉及的压缩装置，在第1或第2技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：具备在阳极端板与位于上述一端的阳极隔板之间设置的第3板，在第3板上形成有用于积存包含压缩氢气的阴极气体的第2空间，在位于一端的阳极隔板上设置有供阴极气体流动的第2歧管和用于将从第2歧管流入的阴极气体引导至第2空间的第2连通路。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，能够通过位于一端的阳极隔板的第2连通路，从位于一端的阳极隔板的第2歧管向第3板的第2空间适当地供给高压的阴极气体。
本公开的第4技术方案涉及的压缩装置，在第3技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：第3板与位于一端的阳极隔板通过面接合而一体化。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过面接合使第3板和位于一端的阳极隔板一体化，由此与不通过面接合使两者一体化的情况相比，能够减小第3板和位于一端的阳极隔板在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。另外，本技术方案发挥的作用效果的详细情况能够通过上述说明而容易地理解，因此省略。
本公开的第5技术方案涉及的压缩装置，在第3或第4技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：在阴极隔板上形成有用于积存包含压缩氢气的阴极气体的第3空间，在阳极隔板上设置有供阴极气体流动的第3歧管和用于将从第3空间流入的阴极气体引导至第3歧管的第3连通路，第1空间、第2空间和第3空间为同一形状，第1连通路、第2连通路和第3连通路为同一形状。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，能够通过阳极隔板的第3连通路，从阴极隔板的第3空间向阳极隔板的第3歧管适当地供给高压的阴极气体。另外，本技术方案涉及的压缩装置，通过使第1空间、第2空间和第3空间为同一形状，能够由同一形状的板构成第1板、第3板和阴极隔板。另外，本技术方案涉及的压缩装置，通过使第1连通路、第2连通路和第3连通路为同一形状，能够由同一形状的板构成第2板和阳极隔板。由此，本技术方案涉及的压缩装置，与将第1空间、第2空间和第3空间设为不同形状的情况或者将第1连通路、第2连通路和第3连通路设为不同形状的情况相比，能够降低制造成本。
本公开的第6技术方案涉及的压缩装置，在第5技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：阳极隔板与阴极隔板通过面接合而一体化。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过面接合使阳极隔板和阴极隔板一体化，由此与不通过面接合使两者一体化的情况相比，能够减小阳极隔板和阴极隔板在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。另外，本技术方案发挥的作用效果的详细情况能够通过上述说明而容易地理解，因此省略。
本公开的第7技术方案涉及的压缩装置，在第5或第6技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：第1板、第2板、第3板、阳极隔板和阴极隔板均由SUS316L构成。
SUS316L在各种不锈钢中，耐酸性和耐氢脆性等特性优异。由此，本技术方案涉及的压缩装置，通过由SUS316L构成暴露于阴极气体的上述部件，能够提高装置的耐酸性和耐氢脆性。
本公开的第8技术方案涉及的压缩装置，在第3～第7技术方案中任一方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：第1板、第2板、第3板、位于一端的阳极隔板中的至少一者兼作集电板。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过第1板、第2板、第3板、位于一端的阳极隔板中的至少一者兼作集电板，能够削减板的个数。由此，本技术方案涉及的电化学式氢泵，与不进行这样的板的兼用化的情况相比，能够降低装置的制造成本。
本公开的第9技术方案涉及的压缩装置，在第1或第2技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：在第1空间设有绝缘性的弹性体或固体。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过在第1空间存在弹性体或固体，能够构成为在外力作用于第1板时第1板的中央部分不易变形。
另外，本技术方案涉及的压缩装置，通过以不从电压施加器对第1板和第2板中的至少一方施加电压，而是从电压施加器对位于上述另一端的阴极隔板施加电压的方式构成，能够由绝缘部件构成设置在第1空间的弹性体或固体。由此，本技术方案涉及的压缩装置，与由导电部件构成设置在第1空间的弹性体或固体的情况相比，能够降低弹性体或固体的材料成本。
本公开的第10技术方案涉及的压缩装置，在第3或第4技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：在第2空间设有导电性的弹性体或固体。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，通过在第2空间存在弹性体或固体，能够构成为在外力作用于第3板时第3板的中央部分不易变形。
另外，通过将设置在第2空间的弹性体或固体作为导电部件，能够将上述第3板兼作集电板。
本公开的第11技术方案涉及的压缩装置，在第3或第4技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：在位于一端的阳极隔板的与设有第2连通路的面相反侧的面上设置有供阳极流体流动的阳极流体流路，在第2板的与设有第1连通路的面相反侧的面上不设置阳极流体流路。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，能够向与位于一端的阳极隔板对应的阳极适当地供给阳极气体，并且不需要在第2板上设置阳极流体流路，能够降低制造成本。
本公开的第12技术方案涉及的压缩装置，在第3或第4技术方案涉及的压缩装置的基础上可以设为：在位于一端的阳极隔板的设有第2连通路的面上设置有供冷却介质流动的冷却流路，在第2板的设有第1连通路的面上不设置冷却流路。
根据该技术构成，本技术方案涉及的压缩装置，能够将与位于上述一端的阳极隔板相对的MEA适当地冷却，并且不需要在第2板上设置冷却流路，能够降低制造成本。
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。再者，以下说明的实施方式均表示上述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只是一个例子，只要没有记载于权利要求中，就不限定上述各技术方案。另外，关于以下的构成要素之中没有记载于表示上述各技术方案的最上位概念的独立权利要求中的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。另外，在附图中，有时对附带相同标记的部分省略说明。为了便于理解，附图中示意性地示出了各个构成要素，有时形状和尺寸比例等并不是准确的表示。
(实施方式)
上述压缩装置的阳极流体设想为各种气体、液体。例如在压缩装置为电化学式氢泵的情况下，作为阳极流体可举出含氢气体。另外，例如在压缩装置为水电解装置的情况下，作为阳极流体可举出液体的水。
因此，在以下的实施方式中，在阳极流体为含氢气体的情况下，作为具备上述压缩单元的压缩装置的一个例子，对具备氢泵单元的电化学式氢泵的结构和工作进行说明。
[装置构成]
图1是表示实施方式的电化学式氢泵的一个例子的图。再者，为了便于说明，如该图所示采用“上”和“下”(在其他图中也同样)。
如图1所示，电化学式氢泵100具备至少一个氢泵单元10、第1压力形成部件44、第2压力形成部件46和电压施加器102。而且，在电化学式氢泵100中层叠有多段的氢泵单元10。例如，在图1中，层叠有5个氢泵单元10，但氢泵单元10的个数并不限定于此。也就是说，氢泵单元10的个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的数量。
另外，在图1所示的例子中，作为阳极隔板发挥功能的板和作为阴极隔板发挥功能的板被一体化。具体而言，双极板(bipolar plate)29分别具备作为相邻的氢泵单元10中的一方的阴极隔板发挥作用的板、和作为相邻的氢泵单元10中的另一方的阳极隔板发挥作用的板。
如图1所示，最上段的双极板29构成为仅作为阴极隔板发挥功能。具体而言，最上段的双极板29的上表面与第1压力形成部件44的空间SC接触，在其上表面未设有供含氢气体流动的阳极气体流路。在第1压力形成部件44形成有用于积存包含在氢泵单元10的阴极生成的压缩氢气的阴极气体的空间SC。也就是说，最上段的双极板29的上表面作为用于将第1压力形成部件44的空间SC密封的盖发挥作用。
另外，最下段的氢泵单元10由作为最下段的双极板29的阴极隔板发挥作用的板和作为第2压力形成部件46的阳极隔板发挥作用的板构成。具体而言，在第2压力形成部件46的上表面设有供含氢气体流动的阳极气体流路(在图1中未图示)。在第2压力形成部件46形成有用于积存包含在氢泵单元10的阴极生成的压缩氢气的阴极气体的空间SA。
另外，以上的双极板29、氢泵单元10、第1压力形成部件44和第2压力形成部件46的详细结构将在后面进行说明。
如图1所示，电化学式氢泵100具备：在各氢泵单元10层叠的方向(以下称为层叠方向)的两端上设置的阴极端板15和阳极端板16、以及紧固器17。具体而言，阳极端板16设置在氢泵单元10的层叠方向上位于一端的阳极隔板上。阴极端板15设置在氢泵单元10的层叠方向上位于另一端的阴极隔板上。另外，紧固器17只要能够将构成电化学式氢泵100的层叠体的各部件在层叠方向上紧固，就可以是任意的结构。例如，作为紧固器17，可以举出螺栓和带碟形弹簧的螺母等。
另外，如图1所示，电化学式氢泵100，在阴极端板15与第1压力形成部件44之间，从上方起依次层叠有流体集配部件11和绝缘板13。另外，第1压力形成部件44和绝缘板13的层叠顺序也可以相反。在阳极端板16与第2压力形成部件46之间，从下方起依次层叠有流体集配部件14、绝缘板12和密封板48。
在流体集配部件14的侧面的适当位置设有：从氢泵单元10的阳极排出的低压(例如常压～几MPa左右)的含氢气体流出的流出口(未图示)、用于将氢泵单元10控制为适当温度的冷却介质(例如水)流出的流出口(未图示)、以及从氢泵单元10的阴极排出的高压(例如几MPa～几十MPa左右)的阴极气体通过的排出口14A。排出口14A经由设置于流体集配部件11的气体路径而与第1阴极气体导出歧管35连通。
如图1所示，第1阴极气体导出歧管35由设置在多个双极板29、第1压力形成部件44、绝缘板13、第2压力形成部件46、密封板48和绝缘板12的各部件上的贯通孔的连接而构成。而且，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在双极板29内的连通路(参照图1的虚线)，从氢泵单元10的各自的阴极排出的阴极气体在第1阴极气体导出歧管35处合流。另外，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在第1压力形成部件44内的连通路(参照图1的虚线)，将阴极气体从第1阴极气体导出歧管35引导至第1压力形成部件44的空间SC。并且，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在第2压力形成部件46内的连通路(参照图1的虚线)，将阴极气体从第1阴极气体导出歧管35引导至第2压力形成部件46的空间SA。虽然在图1中省略了图示，但流体集配部件14中的含氢气体流出口和冷却介质流出口，分别与通过设置于上述各部件的贯通孔的连接而构成的阳极气体导出歧管和冷却介质导出歧管连通。
在流体集配部件11的侧面的适当位置设有：向氢泵单元10的阳极供给的低压(例如常压～几MPa左右)的含氢气体流入的流入口(未图示)、用于将氢泵单元10控制为适当温度的冷却介质(例如水)流入的流入口(未图示)、以及从氢泵单元10的阴极排出的高压(例如几MPa～几十MPa左右)的阴极气体通过的排出口11A。排出口11A经由设置于流体集配部件11的气体路径而与第2阴极气体导出歧管36连通。
如图1所示，第2阴极气体导出歧管36由设置在多个双极板29、第1压力形成部件44、绝缘板13、第2压力形成部件46、密封板48和绝缘板12的各部件上的贯通孔的连接而构成。而且，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在双极板29内的连通路(参照图1的虚线)，从氢泵单元10的各自的阴极排出的阴极气体在第2阴极气体导出歧管36处合流。另外，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在第1压力形成部件44内的连通路(参照图1的虚线)，将阴极气体从第2阴极气体导出歧管36引导至第1压力形成部件44的空间SC。并且，电化学式氢泵100被构成为：经由设置在第2压力形成部件46内的连通路(参照图1的虚线)，将阴极气体从第2阴极气体导出歧管36引导至第2压力形成部件46的空间SA。虽然在图1中省略了图示，但流体集配部件11中的含氢气体流入口和冷却介质流入口，分别与通过设置于上述各部件的贯通孔的连接而构成的阳极气体导入歧管和冷却介质导入歧管连通。
另外，图1的虚线所示的连通路的详细结构将在后面进行说明。
绝缘板13插入到第1压力形成部件44与流体集配部件11之间，由此，双极板29与流体集配部件11、阴极端板15和紧固器17之间适当地绝缘。作为绝缘板13的原材料，可以列举橡胶、树脂(例如PEN、PET等)、玻璃、玻璃环氧材料等材料，但并不限定于此。
绝缘板12插入到密封板48与流体集配部件14之间，由此，双极板29和第2压力形成部件46与流体分配构件14、阳极端板16和紧固器17之间适当地绝缘。作为绝缘板12的原材料，可以列举橡胶、树脂(例如PEN、PET等)、玻璃、玻璃环氧材料等材料，但并不限定于此。
密封板48作为用于将第2压力形成部件46的空间SA密封的盖发挥作用，由此，将滞留在空间SA中的高压的阴极气体密封。作为密封板48的原材料，可以举出不锈钢、金、钛、橡胶、树脂(例如PEN、PET等)、玻璃、玻璃环氧材料等材料，但并不限定于这些。在使用不锈钢作为密封板48的原材料的情况下，优选使用耐酸性和耐氢脆性等特性优异的SUS316L。另外，在使用树脂等绝缘部件作为密封板48的原材料的情况下，可以使密封板48和绝缘板12一体化。
电压施加部102是对氢泵单元10的阳极与阴极之间施加电压的装置。具体而言，电压施加器102的高电位施加于阳极，电压施加器102的低电位施加于阴极。电压施加部102只要能够对阳极和阴极之间施加电压，就可以是任意结构。例如，电压施加器102可以是对施加于阳极和阴极之间的电压进行调节的装置。此时，电压施加器102在与电池、太阳能电池、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例如也可以是以使供给到氢泵单元10的电力成为预定的设定值的方式，调整施加在阳极和阴极之间的电压、流过阳极和阴极之间的电流的电力型电源。
另外，在图1所示的例子中，电压施加器102的低电位侧的端子101与最上段的双极板29连接，电压施加器102的高电位侧的端子103与第2压力形成部件46连接，但并不限定于此。电压施加部102的低电位侧的端子101也可以与第1压力形成部件44连接。
但是，如图1所示，通过将电压施加器102的低电位侧的端子101与最上段的双极板29连接，对于配置在比最上段的双极板29靠上方的第1压力形成部件44不需要进行镀金等表面处理。由此，能够降低第1压力形成部件44的制造成本。
另外，在图1所示的例子中，最上段的双极板29和第2压力形成部件46兼作集电板。由此，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过板的兼用化来削减板的个数，从而能够降低装置的制造成本。
另外，在电化学式氢泵100中，流体集配部件11、第1压力形成部件44、双极板29、第2压力形成部件46和流体集配部件14均暴露于高压的压缩氢气，因此这些部件由SUS316L构成。这是因为SUS316L在各种不锈钢中耐酸性和耐氢脆性等特性优异。与此相对，阴极端板15、阳极端板16和紧固器17都不暴露于氢，因此这些部件由比SUS316L便宜的铬钼钢(例如SCM45)构成。
＜双极板和氢泵单元的结构＞
图2是表示图1的双极板和氢泵单元的一个例子的图。
图3是表示图2的双极板的分解立体图的图。具体而言，示出了从图2的A-A部斜视观察构成双极板29的一对部件的图、以及将两者一体化的图。另外，在图3中，为了便于说明，示出省略了MEA和O型环的图。
图4是从上方观察图2的双极板的图。具体而言，示出了从图2的B-B部俯视观察构成双极板29的部件的图。
如上所述，在氢泵单元10的每一个中，双极板29具备作为相邻的氢泵单元10中的一方的阳极隔板发挥作用的板、和作为相邻的氢泵单元10中的另一方的阴极隔板发挥作用的板。在图2所示的例子中，上段侧的双极板29的一部分构成阴极隔板，并且下段侧的双极板29的一部分构成阳极隔板。
在以下的说明中，将作为阴极隔板发挥作用的板称为阴极隔板29A，将作为阳极隔板发挥作用的板称为阳极隔板29B。
在此，如图3所示，各个双极板29中的阴极隔板29A和阳极隔板29B通过面接合而一体化。例如，阴极隔板29A和阳极隔板29B可以通过一对金属板的扩散接合等而接合。另外，所谓“扩散接合”，根据JIS规格，定义为“使母材密合，在母材的熔点以下的温度条件下，加压到尽可能不产生塑性变形的程度，利用在接合面之间产生的原子的扩散进行接合的方法”。
另外，在阴极隔板29A和阳极隔板29B面接合之前的阳极隔板29B的接合面上，设有用于将氢泵单元10的温度调整为适当温度的冷却流体所流动的冷却流路60。该冷却流路60的两端分别与冷却介质导入岐管61和冷却介质导出岐管62连通。
如图2所示，氢泵单元10具备电解质膜21、阳极AN、阴极CA、阴极隔板29A、阳极隔板29B、框体28和面密封材料40。而且，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、阴极隔板29A以及阳极隔板29B。
阳极AN设置在电解质膜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。
阴极CA设置在电解质膜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。
在此，通常在电化学式氢泵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接合为一体的附带催化剂层的膜CCM(Catalyst Coated Membrane)。
因此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，在附带催化剂层的膜CCM的阳极催化剂层24和阴极催化剂层23的每一个上，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被阳极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只要具备质子传导性，就可以为任意结构。例如，作为电解质膜21，可举出氟系高分子电解质膜、烃系高分子电解质膜，但并不限定于此。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。
阳极催化剂层24以与电解质膜21的一个主面相接的方式设置。阳极催化剂层24例如包含铂作为催化剂金属，但不限于此。
阴极催化剂层23以与电解质膜21的另一个主面相接的方式设置。阴极催化剂层23例如包含铂作为催化剂金属，但不限于此。
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、导电性的氧化物粒子等，但并不限定于这些。
再者，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，通常会添加质子传导性的离聚物成分。
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。另外，阴极供电体22优选具备适当地追随在电化学式氢泵100工作时由于阴极CA和阳极AN之间的压差而产生的构成部件的位移、变形的弹性。再者，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部件。例如，也可以是碳纸、碳布、碳毡等多孔性碳纤维片。另外，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，也可以使用以钛、钛合金、不锈钢等为原材料的金属纤维的烧结体、以这些为原材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。另外，阳极供电体25优选为能够抑制在电化学式氢泵100工作时由于阴极CA和阳极AN之间的压差而产生的构成部件的位移、变形的高刚性。
具体而言，作为阳极供电体25的基材，例如可使用以钛、钛合金、不锈钢、碳等为原材料的纤维烧结体、粉体烧结体、膨胀金属、金属网、冲孔金属等。
阳极隔板29B是层叠在阳极AN上的部件。阴极隔板29A是层叠在阴极CA上的部件。
阳极隔板29B的阳极AN侧的与阳极AN相对的面的中央部接触阳极供电体25。而且，在该中央部，如图4所示，在俯视时，设有蜿蜒状(蛇形)的阳极气体流路30。阳极气体流路30的两端分别与阳极气体导入歧管31和阳极气体导出歧管32连通。
在阴极隔板29A的阴极CA侧的与阴极CA相对的面的中央部设有凹部，在该凹部内收纳有阴极供电体22。也就是说，凹部相当于用于积存包含在氢泵单元10的阴极CA生成的压缩氢气的阴极气体的空间S(参照图3)。
在此，如图3所示，在阳极隔板29B上设有供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管35A、供阴极气体流动的第2阴极气体导出歧管36、以及用于将从阴极隔板29A的凹部(空间S)流入的阴极气体分别向阳极隔板29B的第1阴极气体导出歧管35A和第2阴极气体导出歧管36引导的连通路37和连通路38。
具体而言，连通路37由阴极隔板29A和阳极隔板29B面接合之前的阳极隔板29B的接合面上的流路槽构成。该流路槽在俯视时以跨越设置在阴极隔板29A的阳极AN侧的主面上的O型环槽50和O型环槽51的方式呈直线状延伸。而且，流路槽的一端经由在阴极隔板29A的凹部(空间S)的底面的边缘部附近上下延伸的连通孔70而与该凹部内连通。流路槽的另一端与第1阴极气体导出歧管35A连接。通过将阴极隔板29A和阳极隔板29B面接合而一体化，使连通路37被适当地气体密封。
在电化学式氢泵100的氢压缩工作中，在阴极CA生成的高压的阴极气体积存在阴极隔板29A的凹部(空间S)内，之后，阴极气体如图3的虚线箭头所示，从空间S依次流过连通孔70和连通路37，供给到第1阴极气体导出歧管35A。
连通路38由阴极隔板29A和阳极隔板29B面接合之前的阳极隔板29B的接合面上的流路槽构成。该流路槽在俯视时以跨越设置在阴极隔板29A上的O型环槽50和O型环槽52的方式呈直线状延伸。而且，流路槽的一端经由在阴极隔板29A的凹部(空间S)的底面的边缘部附近上下延伸的连通孔71而与该凹部内连通。流路槽的另一端与第2阴极气体导出歧管36连接。通过将阴极隔板29A和阳极隔板29B面接合而一体化，使连通路38被适当地气体密封。
在电化学式氢泵100的氢压缩工作中，在阴极CA生成的高压的阴极气体积存在阴极隔板29A的凹部(空间S)内，之后，阴极气体如图3的虚线箭头所示，从空间S依次流过连通孔71和连通路38，供给到第2阴极气体导出歧管36。
另外，在本例中，连通路37和连通路38以及连通孔70和连通孔71在俯视时分别设置于将第1阴极气体导出歧管35的中心与第2阴极气体导出歧管36的中心连结的直线上，但不限于此。只要能够将从阴极隔板29A的凹部(空间S)流入的阴极气体导入阴极气体导出歧管，则连通路和连通孔的配置位置和形状可以是任意的部位和形状。另外，连通路和连通孔的个数可以是1个，也可以是3个以上。
以上的阴极隔板29A和阳极隔板29B例如可以由钛、不锈钢、金等金属片构成，但并不限定于此。例如，阴极隔板29A和阳极隔板29B的基材可以由碳或表面形成有金属膜的树脂等构成。另外，在由不锈钢构成阴极隔板29A和阳极隔板29B的情况下，作为阴极隔板29A和阳极隔板29B的原材料，优选使用SUS316L。这是因为SUS316L在各种不锈钢中耐酸性和耐氢脆性等特性优异。
这样，由阴极隔板29A和阳极隔板29B夹着上述的MEA，由此形成氢泵单元10。
如图2和图3所示，在阴极隔板29A上，在阴极CA侧的主面上设有包围该主面的与阴极CA相对的区域的O型环槽50，O型环45被保持于O型环槽50。
另外，O型环槽50面向电解质膜21的阴极CA侧的主面之中未设置阴极CA的区域。在图2所示的例子中，电解质膜21以跨越收纳有阴极CA的凹部的侧壁的方式宽幅地设置，O型环45以与电解质膜21的宽幅部抵接的方式设置。作为O型环45(其他的O型环也相同)，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型环，但并不限定于此。
框体28是以包围电解质膜21的外周的方式设置的部件。作为框体28的基材，例如从耐酸性和耐氢脆性的观点出发，可举出氟橡胶等，但并不限定于此。另外，通过绝缘性的框体28，能够适当地使氢泵单元10内的阴极隔板29A与阳极隔板29B之间难以短路。
面密封材料40设置在阳极隔板29B的阳极AN侧的主面的与阳极AN相对的区域的外周上。另外，面密封材料40面向电解质膜21的阳极AN侧的主面之中未设置阳极AN的区域、以及框体28的阳极AN侧的主面。在图2所示的例子中，电解质膜21以跨越阳极AN的外周端的方式宽幅设置，面密封材料40的主面与电解质膜21的宽幅部分和框体28的主面接触。作为面密封材料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，但并不限定于此。另外，通过绝缘性的面密封材料40，能够适当地使氢泵单元10内的阴极隔板29A与阳极隔板29B之间难以短路。
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分体构成，但也可以将两者一体化。另外，也可以不设置这样的框体28。例如，在氢泵单元10内的阴极隔板29A和阳极隔板29B之间，即使不设置框体28，也可以通过面密封材料40而构成为难以短路的结构。
如图2所示，在阴极隔板29A上设有包围第1阴极气体导出歧管35的O型环槽51。并且，O型环41被保持于O型环槽51。在阴极隔板29A上设有包围第2阴极气体导出歧管36的O型环槽52。并且，O型环42被保持于O型环槽52。
在此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，O型环41和O型环42分别与阳极隔板29B的阳极AN侧的主面抵接。也就是说，O型环41和O型环42分别与对应于两侧相邻的双极板29的阴极隔板29A和阳极隔板29B这两者抵接。而且，面密封材料40不设置在阳极隔板29B的阳极AN侧的主面之中抵接O型环41和O型环42的区域上。另外，框体28未设置在配设有O型环41和O型环42的区域。
具体而言，在框体28上，以一对贯通孔(圆形的开口部)各自的外形与O型环槽51和O型环槽51各自的外形相同的方式形成有贯通孔。另外，在面密封材料40上，以一对贯通孔(圆形的开口部)各自的外形与O型环槽51和O型环槽51各自的外形相同的方式形成有贯通孔。而且，由设置在框体28和面密封材料40上的贯通孔构成的圆柱空间收纳O型环41，并且设置于圆柱空间的O型环41的内部构成第1阴极气体导出歧管35的一部分。另外，由设置在框体28和密封材料40上的贯通孔构成的圆柱空间收纳O型环42，并且设置于圆柱空间的O型环42的内部构成第2阴极气体导出歧管36的一部分。
＜第1压力形成部件的结构＞
图5是表示图1的第1压力形成部件的一个例子的图。
图6是表示图5的第1压力形成部件的分解立体图的图。具体而言，示出了从图5的A-A部斜视观察构成第1压力形成部件44的一对部件的图、以及将两者一体化的图。另外，在图5和图6中，为了便于说明，示出省略了O型环的图。
图7是从上方观察图5的第1压力形成部件的图。具体而言，示出了从图5的B-B部俯视观察构成第1压力形成部件44的部件的图。
如图5和图6所示，在板44A上形成有用于积存阴极气体的空间SC，在板44B上设置有供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管135和第2阴极气体导出歧管136、以及用于将从第2阴极气体导出歧管136流入的阴极气体引导至空间SC的连通路138。从空间SC溢出的阴极气体通过连通路137被引导至第1阴极气体导出歧管135。
在此，板44A的结构与阴极隔板29A的结构相同。具体而言，例如阴极隔板29A的空间S和板44A的空间SC的形状相同。另外，阴极隔板29A的连通孔70和板44A的连通孔170的形状相同，阴极隔板29A的连通孔71和板44A的连通孔171的形状相同。由此，省略对板44A的结构的详细说明。
另外，关于板44B的结构，除了在板44B的设有连通路137和连通路138的面上未设置冷却流路以及在板44B的与设有连通路137和连通路138的面相反侧的面上未设置阳极流体流路以外，与阳极隔板29B的结构相同。具体而言，例如阳极隔板29B的连通路37和板44B的连通路137的形状相同，阳极隔板29B的连通路38和板44B的连通路138的形状相同。由此，省略对板44B的结构的详细说明。
在电化学式氢泵100的氢压缩工作开始后的适当时刻，在阴极CA生成的阴极气体通过第2阴极气体导出歧管136时，从第2阴极气体导出歧管136分支出的阴极气体，如图6的虚线箭头所示，依次流过连通路138和连通孔171，被供给至板44A的凹部(空间SC)。另外，当空间SC被阴极气体充满时，从空间SC溢出的阴极气体如图6的虚线箭头所示，依次流过连通孔170和连通路137，被引导至第1阴极气体导出歧管135。
这样，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过板44B的连通路138，从板44B的第2阴极气体导出歧管136向板44A的空间SC适当地供给高压的阴极气体。
＜第2压力形成部件的结构＞
图8是表示图1的第2压力形成部件的一个例子的图。
图9是表示图8的第2压力形成部件的分解立体图的图。具体而言，示出了从图8的A-A部斜视观察构成第2压力形成部件46的一对部件的图、以及将两者一体化的图。另外，在图8和图9中，为了便于说明，示出省略了O型环的图。
图10是从上方观察图8的第2压力形成部件的图。具体而言，示出了从图8的B-B部俯视观察构成第2压力形成部件46的部件的图。
如图8和图9所示，在板46A上形成有用于积存阴极气体的空间SA，在板46B上设有供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管235和第2阴极气体导出歧管236、以及用于将从第1阴极气体导出歧管235流入的阴极气体引导至空间SA的连通路237。从空间SA溢出的阴极气体通过连通路238被引导至第2阴极气体导出歧管236。
在此，板46A的结构与阴极隔板29A的结构相同。具体而言，例如阴极隔板29A的空间S和板46A的空间SA的形状相同。另外，阴极隔板29A的连通孔70和板46A的连通孔270的形状相同，阴极隔板29A的连通孔71和板46A的连通孔271的形状相同。由此，省略对板46A的结构的详细说明。
另外，板46B的结构与阳极隔板29B的结构相同。具体而言，例如阳极隔板29B的连通路37和板46B的连通路237的形状相同，阳极隔板29B的连通路38和板46B的连通路238的形状相同。另外，在板46B上，与阳极隔板29B同样，在板46B的设有连通路237和连通路238的面上设置有冷却流路260(参照图9)，在板46B的与设有连通路237和连通路238相反侧的面上设置有阳极气体流路230(参照图10)。也就是说，板46B对应于本公开的“位于一端的阳极隔板”。由此，省略对板46B的结构的详细说明。
在电化学式氢泵100的氢压缩工作开始后的适当时刻，在阴极CA生成的阴极气体通过第1阴极气体导出歧管235时，从第1阴极气体导出歧管235分支出的阴极气体，如图9的虚线箭头所示，依次流过连通路237和连通孔270，被供给至板46A的凹部(空间SA)。另外，当空间SA被阴极气体充满时，从空间SA溢出的阴极气体如图9的虚线箭头所示，依次流过连通孔271和连通路238，被引导至第2阴极气体导出歧管236。
这样，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过板46B的连通路237，从板46B的第1阴极气体导出歧管235向板46A的空间SA适当地供给高压的阴极气体。
如上所述，本实施方式的电化学式氢泵100与以往相比能够更适当地将高压的阴极气体引导至氢泵单元10与端板之间的空间。
具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100，通过上述说明的结构，能够发挥以下的各种效果。
首先，如上所述，本实施方式的电化学式氢泵100能够向板44A的空间SC和板46A的空间SA适当地供给高压的阴极气体。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过面接合(例如扩散接合)使第1压力形成部件44中的板44A和板44B一体化，由此与不通过面接合使两者一体化的情况相比，能够减小板44A和板44B在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。
具体而言，假设在不通过面接合使板44A和板44B一体化的情况下，需要在板44A和板44B之间以包围连通路137和连通路138以及第1阴极气体导出歧管135和第2阴极气体导出歧管136的方式沿着板周缘部设置O型环。该情况下，如图11(a)所示，阴极气体有可能遍及俯视时的O型环内的整个区域(阴影线部)而侵入到板44A和板44B的间隙中。因此，在O型环内的整个区域存在的阴极气体的气压有可能施加于板44A和板44B。于是，为了不使设置在板44A和板44B的外侧的阴极端板15因该气体压力而向外侧膨胀，需要提高阴极端板15的挠曲刚性。例如，需要增加阴极端板15的厚度，这会导致装置的大型化和成本上升。
与此相对，本实施方式的电化学式氢泵100，通过面接合使板44A和板44B一体化，由此如图11(b)所示，阴极气体不会侵入进行了面接合的区域(空白部)，因此与不通过面接合将它们一体化的情况相比，能够减轻上述不良情况。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过面接合使第2压力形成部件46中的板46A和板46B一体化，由此与不将两者通过面接合而一体化的情况相比，能够减小板46A和板46B在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。另外，关于本技术构成发挥的作用效果的详细情况，通过上述说明能够容易地理解，因此省略。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过阳极隔板29B的连通路37和连通路38的每一个，能够从阴极隔板29A的空间S分别向阳极隔板29B的第1阴极气体导出歧管35和第2阴极气体导出歧管36适当地供给高压的阴极气体。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过将空间S、空间SC和空间SA设为同一形状，能够由同一形状的板构成阴极隔板29A、板44A和板46A。另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过将连通路37和连通路38、连通路137和连通路138、以及连通路237和连通路238设为同一形状，能够由同一形状的板构成阳极隔板29B、板44B和板46B。由此，本实施方式的电化学式氢泵100，与将空间S、空间SC和空间SA设为不同形状的情况或者将连通路37和连通路38、连通路137和连通路138、以及连通路237和连通路238设为不同形状的情况相比，能够降低制造成本。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过面接合使双极板29中的阴极隔板29A和阳极隔板29B一体化，与不将两者通过面接合而一体化的情况相比，能够减小阴极隔板29A和阳极隔板29B在俯视时暴露于高压的阴极气体的区域的面积。另外，关于本技术构成发挥的作用效果的详细内容，通过上述的说明能够容易地理解，因此省略。
另外，在本实施方式的电化学式氢泵100中，作为阴极隔板29A、阳极隔板29B、板44A、板44B、板46A和板46B的原材料，使用SUS316L。这是因为SUS316L在各种不锈钢中，耐酸性和耐氢脆性等特性优异。
另外，本实施方式的电化学式氢泵100，通过将板44A、板44B、板46A、板46B中的至少一个兼作集电板，能够削减板的个数。由此，本实施方式的电化学式氢泵100与不进行这样的板的兼用化的情况相比，能够降低装置的制造成本。
另外，如图9和图10所示，在板46B的与设有连通路237和连通路238相反侧的面上设置有阳极气体流路230，如图6和图7所示，在板44B的与设有连通路137和连通路138的面相反侧的面上不设置阳极流体流路。由此，本实施方式的电化学式氢泵100，能够向与板46B对应的阳极AN适当地供给阳极气体，并且不需要在板44A上设置阳极流体流路，能够降低制造成本。
另外，如图9所示，在板46B的设有连通路237和连通路238的面上设置有供冷却介质流动的冷却流路260，如图6所示，在板44B的设有连通路137和连通路138的面上未设置冷却流路。由此，本实施方式的电化学式氢泵100，能够将与板46B相对的MEA适当地冷却，并且不需要在板44A上设置冷却流路，能够降低制造成本。
(第1变形例)
本变形例的电化学式氢泵100，除了在第1压力形成部件44的板44A的空间SC中设置有绝缘性的弹性体或固体以外，与实施方式的电化学式氢泵100相同。
在此，作为绝缘性的弹性体，例如可以举出橡胶、发泡体，但并不限定于这些。另外，作为绝缘性的固体，例如可以举出加工有阴极气体可透过的开口、槽、切口等的树脂板，但并不限定于此。
如上所述，本变形例的电化学式氢泵100，通过在板44A的空间SC中存在弹性体或固体，能够构成为在外力作用于板44A时难以使板44A的中央部分变形。
另外，本变形例的电化学式氢泵100如图1所示，通过以不从电压施加部102向板44A和板44B中的至少一方施加电压、而是从电压施加部102向与其相邻的双极板29施加电压的方式构成，能够由绝缘部件构成设置在空间SC中的弹性体或固体。由此，本变形例的电化学式氢泵100与由导电部件构成设置在空间SC中的弹性体或固体的情况相比，能够降低弹性体或固体的材料成本。
本变形例的电化学式氢泵100除了上述特征以外，可以与实施方式的电化学式氢泵100相同。
(第2变形例)
本变形例的电化学式氢泵100，除了在第2压力形成部件46的板46A的空间SA中设置有导电性的弹性体或固体以外，与实施方式的电化学式氢泵100相同。
在此，作为导电性的弹性体，例如可以举出碳无纺布，但并不限定于此。另外，作为导电性的固体，例如可以举出加工有阴极气体能够透过的开口、槽、切口等的金、银、钛、不锈钢等金属板，但并不限定于此。
如上所述，本变形例的电化学式氢泵100，通过在板46A的空间SA中存在弹性体或固体，能够构成为在外力作用于板46A时难以使板46A的中央部分变形。
另外，通过将设置在空间SA中的弹性体或固体作为导电部件，能够将板46A兼作集电板。
本变形例的电化学式氢泵100除了上述特征以外，可以与实施方式或实施方式的第1变形例的电化学式氢泵100相同。
(第3变形例)
本变形例的电化学式氢泵100，除了将氢泵单元10中的空间S的俯视时的面积与第1压力形成部件44和第2压力形成部件46各自的空间SC和空间SA各自的俯视时的面积之间的大小关系如下设定以外，与实施方式的电化学式氢泵100相同。
在设置于各氢泵单元10的阴极CA的空间S中，如上所述，在电化学式氢泵100的氢压缩工作中，存在高压的阴极气体，通过该阴极气体的压力，在电化学式氢泵100的阴极端板15和阳极端板16上作用有使它们向外侧膨胀的力F1。在此，如果将空间S的俯视时的面积设为A1，将阴极气体的压力设为P1，则上述的力F1由P1与A1的乘积(F1＝P1×A1)表示。
在分别设置于第1压力形成部件44和第2压力形成部件46的空间SC和空间SA中，如上所述，在电化学式氢泵100的氢压缩工作中，存在高压的阴极气体，通过该阴极气体的压力，构成氢泵单元10的各部件的变形得到抑制，作用有使它们密合的方向的力F2。在此，将空间SC和空间SA各自的俯视时的面积设为A2，将阴极气体的压力设为P2时，上述的力F2由P2与A2的乘积(F2＝P2×A2)表示。
因此，在本变形例的电化学式氢泵100中，将面积A2设定为大于面积A1(A2＞A1)。由此，由于压力P1与压力P2大致相同，所以力F2比力F1大(F2＞F1)。
于是，本变形例的电化学式氢泵100，通过以在俯视时由空间SA和空间SC覆盖空间S的方式配置各氢泵单元10以及各第1压力形成部件44和第2压力形成部件46，能够更适当地抑制构成氢泵单元10的各部件间的接触电阻的增加。
本变形例的电化学式氢泵100除了上述特征以外，可以与实施方式、实施方式的第1变形例和实施方式的第2变形例中的任一电化学式氢泵100相同。
(第4变形例)
在实施方式的电化学式氢泵100中，在层叠有氢泵单元10的层叠体的上下方向上分别配置有第1压力形成部件44和第2压力形成部件46，但并不限定于此。也可以仅在层叠体的上下方向中的任一方配置压力形成部件。该情况下，通过使未配置压力形成部件的一侧的端板的挠曲刚性比配置有压力形成部件的一侧的端板的挠曲刚性高，能够相对置。
本变形例的电化学式氢泵100除了上述特征以外，可以与实施方式、实施方式的第1变形例、实施方式的第2变形例和实施方式的第3变形例中的任一电化学式氢泵100相同。
实施方式、实施方式的第1变形例、实施方式的第2变形例、实施方式的第3变形例和实施方式的第4变形例，只要不相互排斥对方，则可以相互组合。
此外，根据以上说明，本公开的许多改良和其它实施方式对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，以上说明仅应被解释为例示，是为了教导本领域技术人员执行本公开的最佳方式而提供的。在不脱离本发明的精神的情况下，可以对其结构和/或功能的详细情况进行实质变更。
例如，电化学式氢泵100的流路结构也可以适用于水电解装置等其他压缩装置。
产业可利用性
本公开的一个技术方案可利用于与以往相比能够更适当地将高压的阴极气体引导至压缩单元与端板之间的空间中的压缩装置。
附图标记说明
10：氢泵单元
11：流体集配部件
11A：排出口
12：绝缘板
13：绝缘板
14：流体集配部件
14A：排出口
15：阴极端板
16：阳极端板
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
28：框体
29：双极板
29A：阴极隔板
29B：阳极隔板
30：阳极气体流路
31：阳极气体导入歧管
32：阳极气体导出歧管
35：第1阴极气体导出歧管
36：第2阴极气体导出歧管
37：连通路
38：连通路
40：面密封材料
41：O型环
42：O型环
44：第1压力形成部件
44A：板
44B：板
45：O型环
46：第2压力形成部件
46A：板
46B：板
48：密封板
50：O型环槽
51：O型环槽
52：O型环槽
60：冷却流路
61：冷却介质导入歧管
62：冷却介质导出歧管
70：连通孔
71：连通孔
100：电化学式氢泵
101：端子
102：电压施加器
103：端子
135：第1阴极气体导出歧管
136：第2阴极气体导出歧管
137：连通路
138：连通路
170：连通孔
171：连通孔
230：阳极气体流路
235：第1阴极气体导出歧管
236：第2阴极气体导出歧管
237：连通路
238：连通路
260：冷却流路
270：连通孔
271：连通孔
AN：阳极
CA：阴极
CCM：附带催化剂层的膜
S：空间
SA：空间
SC：空间

Claims (12)

1.一种压缩装置，具备电压施加器和至少一个压缩单元，
所述压缩单元包含电解质膜、设置在所述电解质膜的一个主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一个主面上的阴极、层叠在所述阳极上的阳极隔板、以及层叠在所述阴极上的阴极隔板，
所述电压施加器对所述阳极与所述阴极之间施加电压，
所述压缩装置通过由所述电压施加器施加电压，使从被供给到阳极的阳极流体中取出的质子经由电解质膜移动到阴极，生成压缩氢气，
所述压缩装置具备：
在所述层叠的方向上位于一端的所述阳极隔板上设置的阳极端板；
在所述层叠的方向上位于另一端的所述阴极隔板上设置的阴极端板；以及
在所述阴极端板与位于所述另一端的阴极隔板之间设置的第1板和第2板，
在所述第1板上形成有用于积存包含所述压缩氢气的阴极气体的第1空间，
在所述第2板上设置有供所述阴极气体流动的第1歧管和用于将从所述第1歧管流入的阴极气体引导至所述第1空间的第1连通路。
2.根据权利要求1所述的压缩装置，
所述第1板与所述第2板通过面接合而一体化。
3.根据权利要求1或2所述的压缩装置，具备在所述阳极端板与位于所述一端的阳极隔板之间设置的第3板，
在所述第3板上形成有用于积存包含所述压缩氢气的阴极气体的第2空间，
在位于所述一端的阳极隔板上设置有供所述阴极气体流动的第2歧管和用于将从所述第2歧管流入的阴极气体引导至所述第2空间的第2连通路。
4.根据权利要求3所述的压缩装置，
所述第3板与位于所述一端的阳极隔板通过面接合而一体化。
5.根据权利要求3或4所述的压缩装置，
在所述阴极隔板上形成有用于积存包含所述压缩氢气的阴极气体的第3空间，
在所述阳极隔板上设置有供所述阴极气体流动的第3歧管和用于将从所述第3空间流入的阴极气体引导至所述第3歧管的第3连通路，
所述第1空间、所述第2空间和所述第3空间为同一形状，所述第1连通路、所述第2连通路和所述第3连通路为同一形状。
6.根据权利要求5所述的压缩装置，
所述阳极隔板与所述阴极隔板通过面接合而一体化。
7.根据权利要求5或6所述的压缩装置，
所述第1板、所述第2板、所述第3板、所述阳极隔板和所述阴极隔板均由SUS316L构成。
8.根据权利要求3～7中任一项所述的压缩装置，
所述第1板、所述第2板、所述第3板、位于所述一端的阳极隔板中的至少一者兼作集电板。
9.根据权利要求1或2所述的压缩装置，
在所述第1空间设有绝缘性的弹性体或固体。
10.根据权利要求3或4所述的压缩装置，
在所述第2空间设有导电性的弹性体或固体。
11.根据权利要求3或4所述的压缩装置，
在位于所述一端的阳极隔板的与设有所述第2连通路的面相反侧的面上设置有供阳极流体流动的阳极流体流路，在所述第2板的与设有所述第1连通路的面相反侧的面上不设置所述阳极流体流路。
12.根据权利要求3或4所述的压缩装置，
在位于所述一端的阳极隔板的设有所述第2连通路的面上设置有供冷却介质流动的冷却流路，在所述第2板的设有所述第1连通路的面上不设置所述冷却流路。
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