CN116438138A - 压缩装置 - Google Patents

压缩装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116438138A
CN116438138A CN202180074060.6A CN202180074060A CN116438138A CN 116438138 A CN116438138 A CN 116438138A CN 202180074060 A CN202180074060 A CN 202180074060A CN 116438138 A CN116438138 A CN 116438138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cathode
seal
anode
ring
separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180074060.6A
Other languages
English (en)
Inventor
嘉久和孝
喜多洋三
酒井修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority claimed from PCT/JP2021/030308 external-priority patent/WO2022102193A1/ja
Publication of CN116438138A publication Critical patent/CN116438138A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/60—Constructional parts of cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/75—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having bipolar electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
    • C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

压缩装置具备：至少一个压缩单元，其包括电解质膜、设置在电解质膜的一方的主面上的阳极、设置在电解质膜的另一方的主面上的阴极、层叠在阳极上的阳极隔板以及层叠在阴极上的阴极隔板；和电压施加器，其向阳极与所述阴极之间施加电压，该压缩装置是通过利用电压施加器施加电压而使从供给至阳极的阳极流体取出的质子经由电解质膜移动到阴极来生成压缩氢的装置。压缩装置具备：阳极端板，其设置于在上述层叠的方向上位于一方的端部的所述阳极隔板上；阴极端板，其设置于在上述层叠的方向上位于另一方的端部的所述阴极隔板上；第1密封件，其包围阴极的外周；以及第2密封件，其设置在阴极端板与位于另一方的端部的阴极隔板之间，包围用于积存压缩氢的第1空间的外周，由第2密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积大。

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，由于全球变暖等环境问题、石油资源枯竭等能源问题，氢作为替代化石燃料的清洁的替代能源而受到关注。氢即使燃烧基本上也仅生成水，不排出成为全球变暖的原因的二氧化碳，并且也几乎不排出氮氧化物等，因此，作为清洁能源而备受期待。另外，作为将氢作为燃料而高效率地加以利用的装置，有燃料电池，其面向汽车用电源、面向家庭用自家发电的开发及普及正在推进。
例如，作为燃料电池车的燃料而使用的氢，一般以被压缩为几十MPa的高压状态贮存于车内的氢罐。并且，这样的高压的氢一般通过将低压(常压)的氢利用机械式的压缩装置进行压缩而得到。
在应该会到来的氢社会中，除了制造氢之外，还要求进行以下技术开发：能够将氢以高密度贮存并以小容量且低成本输送或利用。特别是，为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、提纯以及高密度贮存高纯度的氢的各种方案。
因此，例如，在非专利文献1中，提出了：通过水的电解进行氢以及氧的分离，经由电解质膜从低压的氢生成高压的氢的差压式高压水电解装置(以下，称为水电解装置)的方案。
水电解装置为了通过电解水而使得氢以及氧产生，配设有固体高分子电解质膜、设置于固体高分子电解质膜的两面的阳极催化剂层以及阴极催化剂层、设置于这些催化剂层的两侧的阳极供电体以及阴极供电体。此外，将包括阴极催化剂层以及阴极供电体的阴极、电解质膜以及包括阳极催化剂层以及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 Electrode Assembly，膜电极组件)。
并且，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、剩余水的排出以及氧的流通的常压流路的阳极隔板及树脂框、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，相应于在阴极生成的高压的氢量，层叠有多个水电解单元，在层叠体的层叠方向两端设置有用于施加电压的端子，由此，能够在水电解单元流动电流，并且向阳极供电体供给水。这样一来，在MEA的阳极侧，通过电解水而生成质子。质子通过透过电解质膜而移动到阴极侧，在阴极供电体与电子复合，从而生成高压的氢。并且，氢经由设置于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于阳极隔板以及树脂框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成为高压。由此，隔板等变形，因而构成水电解单元的各构件之间的接触电阻有可能增加。
因此，非专利文献1中，提出了：在水电解装置中使用紧固连结构件(螺栓)，利用端板(两端板)使包括多个水电解单元的层叠体紧贴的构造。另外，在上端的端板和对应于层叠体的上端的隔板之间存在密闭空间，在该密闭空间导入有高压的氢。进而，在该密闭空间设置有弹性体(弹簧)。
通过以上的构成，即使由于水电解单元中的高压气体而使得隔板等向外侧膨胀那样地变形的应力作用于这些构件，也能够通过弹性体的反作用力以及密闭空间的高压氢气压力来抑制上述变形。
在专利文献1中提出了一种电化学式氢泵，通过将低压的含氢气体供给到阳极，仅质子以电化学的方式透过电解质膜，从而在阴极提纯高压的氢。此外，对于电化学式氢泵的电化学单元的构成，除了阳极流体是含氢气体以外，与非专利文献1的水电解单元的构成是同样的，因此省略说明。
在专利文献1中，也与上述同样，当隔板等因阴极供电体侧的氢气压成为高压而变形时，构成电化学单元的各构件之间的接触电阻有可能增加。因此，在专利文献1中，通过向上下端的端板(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，从而抑制了上述变形。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-218624号公报
非专利文献
非专利文献1：“差圧式高圧水電解セルの気密構造に関する研究”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
本公开的课题在于，作为一例，提供一种能与以往相比适当地降低构成压缩单元的构件之间的接触电阻的压缩装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本公开的一方案(aspect，方面)的压缩装置具备：至少一个压缩单元，其包括电解质膜、设置在所述电解质膜的一方的主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一方的主面上的阴极、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；和电压施加器，其向所述阳极与所述阴极之间施加电压，通过利用所述电压施加器施加电压，使从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，生成压缩氢，所述压缩装置中，具备：设置于在所述层叠的方向上位于一方的端部的所述阳极隔板上的阳极端板；设置于在所述层叠的方向上位于另一方的端部的所述阴极隔板上的阴极端板；第1密封件，其包围所述阴极的外周；以及第2密封件，其设置在所述阴极端板与位于所述另一方的端部的阴极隔板之间，包围用于积存所述压缩氢的第1空间的外周，由所述第2密封件包围的区域的面积比由所述第1密封件包围的区域的面积大。
发明效果
本公开的一个方案的压缩装置能够起到与以往相比能适当地降低构成压缩单元的构件之间的接触电阻这一效果。
附图说明
图1是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一例的图。
图2是表示图1的双极板以及氢泵单元的一例的图。
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是将图1的第1压力形成构件的一例与图1的双极板以及氢泵单元一起进行图示的图。
图6是表示图5的第1压力形成构件的分解立体图的图。
图7是从上方观察图5的第1压力形成构件的图。
图8是将图1的第2压力形成构件的一例与图1的双极板以及氢泵单元一起进行图示的图。
图9是表示图8的第2压力形成构件的分解立体图的图。
图10是从上方观察图8的第2压力形成构件的图。
图11是表示O型圈的一部分因存在于O型圈的内部的高压的阴极气体而挤出到间隙内的现象的一例的图。
图12是表示第2实施方式的电化学式氢泵中的第1压力形成构件的一例的图。
图13是表示第2实施方式的第1变形例的电化学式氢泵中的第2压力形成构件的一例的图。
具体实施方式
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，使上端侧的隔板整体插入到凹部内，由此，由端板和隔板形成了用于导入高压气体的密闭空间。但是，对于用于密封上述密闭空间的密封件的配置，没有充分地进行研究。
另外，专利文献1提出了在上下两端板与相邻的隔板之间的空间导入高压氢的方案，但对于用于密封上述空间的密封件的配置，没有充分地进行研究。
因此，本公开的第1方案的压缩装置具备：至少一个压缩单元，其包括电解质膜、设置在电解质膜的一方的主面上的阳极、设置在电解质膜的另一方的主面上的阴极、层叠在阳极上的阳极隔板以及层叠在阴极上的阴极隔板；和电压施加器，其向阳极与阴极之间施加电压，通过利用电压施加器施加电压，使从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，生成压缩氢，所述压缩装置中，具备：设置于在层叠的方向上位于一方的端部的所述阳极隔板上的阳极端板；设置于在层叠的方向上位于另一方的端部的阴极隔板上的阴极端板；第1密封件，其包围阴极的外周；以及第2密封件，其设置在阴极端板与位于另一方的端部的阴极隔板之间，包围用于积存压缩氢的第1空间的外周，由第2密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积大。
通过以上，本方案的压缩装置与以往相比，能适当地降低构成压缩单元的构件之间的接触电阻。
具体而言，由第2密封件包围的区域的压缩氢的气压是与压缩单元中的由第1密封件包围的区域的压缩氢的气压大致同等的高压。另外，因由第2密封件包围的区域的压缩氢的气压而对阴极隔板施加的载荷起到如下作用：抑制阴极隔板因由第1密封件包围的区域的压缩氢的气压而向阴极端板侧挠曲。由此，本方案的压缩装置难以产生构成压缩单元的构件之间的间隙。
在此，如果由第2密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积小，则俯视时，由第1密封件包围的区域的一部分不会收纳在由第2密封件包围的区域中。这样一来，与上述区域的一部分相对向的阴极隔板的部分有可能向阴极端板侧挠曲。
与此相对，本方案的压缩装置，通过使由第2密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积大，俯视时，能够由前者的区域收纳后者的区域整体。因而，本方案的压缩装置能够对与由第1密封件包围的区域相对向的阴极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷，因此，与以往相比，能适当地降低构成压缩单元的构件之间的接触电阻。
本公开的第2方案的压缩装置也可以是：在第1方案的压缩装置中，具备第3密封件，该第3密封件设置在阳极端板与位于一方的端部的阳极隔板之间，包围用于积存压缩氢的第2空间的外周，由第3密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积大。
由第3密封件包围的区域的压缩氢的气压是与压缩单元中的由第1密封件包围的区域的压缩氢的气压大致同等的高压。另外，因由第3密封件包围的区域的压缩氢的气压而施加给阳极隔板的载荷起到如下作用：抑制阳极隔板因由第1密封件包围的区域的压缩氢的气压而向阳极端板侧挠曲。由此，本方案的压缩装置难以产生构成压缩单元的构件之间的间隙。
在此，如果由第3密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积小，则俯视时，由第1密封件包围的区域的一部分不会收纳在由第3密封件包围的区域中。这样一来，与上述区域的一部分相对向的阳极隔板的部分有可能向阳极端板侧挠曲。
与此相对，本方案的压缩装置，通过使由第3密封件包围的区域的面积比由第1密封件包围的区域的面积大，俯视时，能够由前者的区域收纳后者的区域整体。因而，本方案的压缩装置能够对与由第1密封件包围的区域相对向的阳极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷，因此，与以往相比，能适当地降低构成压缩单元的构件之间的接触电阻。
本公开的第3方案的压缩装置也可以是：在第1方案或者第2方案的压缩装置中，由第2密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大。
在此，如果由第2密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积小，则俯视时，由第1密封件的外缘包围的区域的一部分不会收纳在由第2密封件的外缘包围的区域中。
这样一来，与上述区域的一部分相对向的阴极隔板的部分有可能向阴极端板侧挠曲，但本方案的压缩装置中，通过使由第2密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大，能够减轻以上那样的不良情况。
本公开的第4方案的压缩装置也可以是：在第2方案的压缩装置中，由第3密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大。
在此，如果由第3密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积小，则俯视时，由第1密封件的外缘包围的区域的一部分不会收纳在由第3密封件的外缘包围的区域中。
这样一来，与上述区域的一部分相对向的阳极隔板的部分有可能向阳极端板侧挠曲，但在本方案的压缩装置中，通过使由第3密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大，能够减轻以上那样的不良情况。
本公开的第5方案的压缩装置也可以是：在第1方案～第4方案中的任一种压缩装置中，具备环形件，该环形件与第2密封件的外缘相邻，包围第2密封件。
在由第2密封件密封第1空间时，在与第2密封件抵接的构件之间，有时因由第2密封件包围的区域的压缩氢的气压而产生间隙。在该情况下，在没有设置包围第2密封件的环形件时，第2密封件的一部分有可能因存在于第2密封件的内部的压缩氢的气压而挤出到上述的间隙内。这样一来，第2密封件破损，从而第2密封件的气体密封性有可能降低。
与此相对，本方案的压缩装置通过以与第2密封件的外缘相邻的方式设置包围第2密封件的环形件，能抑制第2密封件挤出到上述间隙，结果，第2密封件破损的情况得以改善。
本公开的第6方案的压缩装置也可以是：在第2方案或第4方案的压缩装置中，具备环形件，该环形件与第3密封件的外缘相邻，包围第3密封件。
在由第3密封件密封第2空间时，在与第3密封件抵接的构件之间，有时因由第3密封件包围的区域的压缩氢的气压而产生间隙。在该情况下，在没有设置包围第3密封件的环形件时，第3密封件的一部分有可能因存在于第3密封件的内部的压缩氢的气压而挤出到上述的间隙内。这样一来，第3密封件破损，从而第3密封件的气体密封性有可能降低。
与此相对，本方案的压缩装置通过以与第3密封件的外缘相邻的方式设置包围第3密封件的环形件，能抑制第3密封件挤出到上述间隙，结果，第3密封件破损的情况得以改善。
本公开的第7方案的压缩装置也可以是：在第5方案或者第6方案的压缩装置中，在第1密封件的外缘没有设置包围第1密封件的环形件。
在由第1密封件密封阴极时，与第1密封件抵接的构件和与第2密封件以及第3密封件抵接的构件相比，向端板侧挠曲的情况被抑制，结果，在与第1密封件抵接的构件之间难以产生间隙。因而，即便在没有设置包围第1密封件的环形件的情况下，第1密封件因存在于第1密封件的内部的压缩氢的气压而破损的可能性也低。因此，本方案的压缩装置通过在第1密封件的外缘不设置包围第1密封件的环形件，能削减环形件的部件数。
本公开的第8方案的压缩装置，也可以是：在第1方案～第7方案中的任一种压缩装置中，第2密封件的从内缘到外缘的长度比第1密封件的从内缘到外缘的长度大。
在与第2密封件抵接的构件之间，有时因由第2密封件包围的区域的压缩氢的气压，该构件向阴极端板侧挠曲，从而产生间隙，但是，与第1密封件抵接的构件，和与第2密封件抵接的构件相比，向阴极端板侧挠曲的情况被抑制，结果，在与第1密封件抵接的构件之间难以产生间隙。
因此，本方案的压缩装置，通过使第2密封件的从内缘到外缘的长度比第1密封件的从内缘到外缘的长度大，与前者的长度比后者的长度小的情况相比，能够使第2密封件的耐久性提高。具体而言，第2密封件的从内缘到外缘的长度越大，则第2密封件越难以向上述的间隙挤出，因此，第2密封件破损的情况得以改善。
本公开的第9方案的压缩装置也可以是：在第2方案、第4方案以及第6方案中的任一种压缩装置中，第3密封件的从内缘到外缘的长度比第1密封件的从内缘到外缘的长度大。
在与第3密封件抵接的构件之间，有时因由第3密封件包围的区域的压缩氢的气压，该构件向阳极端板侧挠曲，从而产生间隙，但是，与第1密封件抵接的构件，和与第3密封件抵接的构件相比，向阳极端板侧挠曲的情况被抑制，结果，在与第1密封件抵接的构件之间难以产生间隙。
因此，本方案的压缩装置，通过使第3密封件的从内缘到外缘的长度比第1密封件的从内缘到外缘的长度大，与前者的长度比后者的长度小的情况相比，能够使第3密封件的耐久性提高。具体而言，第3密封件的从内缘到外缘的长度越大，则第3密封件越难以向上述的间隙挤出，因此，第3密封件破损的情况得以改善。
本公开的第10方案的压缩装置也可以是：在第1方案～第9方案中的任一种压缩装置中，从阳极隔板、阳极、电解质膜、阴极以及阴极隔板的层叠方向观察，第1密封件的外缘收纳在第2密封件的外缘内。
根据该构成，本方案的压缩装置，在从上述的层叠方向观察的俯视时，第1密封件的外缘收纳在第2密封件的外缘内，由此，能够对与由第1密封件的外缘包围的区域相对向的阴极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷。
本公开的第11方案的压缩装置也可以是：在第2方案、第4方案、第6方案以及第9方案中的任一种压缩装置中，在从阳极隔板、阳极、电解质膜、阴极以及阴极隔板的层叠方向观察时，第1密封件的外缘收纳在第3密封件的外缘内。
根据该构成，本方案的压缩装置，通过在从上述的层叠方向观察的俯视时第1密封件的外缘收纳在第3密封件的外缘内，能够对与由第1密封件的外缘包围的区域相对向的阳极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷。
本公开的第12方案的压缩装置也可以是：在第1方案～第11方案中的任一种压缩装置中，在从阳极隔板、阳极、电解质膜、阴极以及阴极隔板的层叠方向观察时，第2密封件的外缘收纳在阴极隔板的外缘内。
本公开的第13方案的压缩装置也可以是：在第2方案、第4方案、第6方案、第9方案以及第11方案中的任一种压缩装置中，在从阳极隔板、阳极、电解质膜、阴极以及阴极隔板的层叠方向观察时，第3密封件的外缘收纳在阴极隔板的外缘内。
本公开的第14方案的压缩装置也可以是：在第1方案～第13方案中的任一种压缩装置中，第1密封件以及第2密封件是O型圈。
本公开的第15方案的压缩装置也可以是：在第2方案、第4方案、第6方案、第9方案、第11方案以及第13方案中的任一种压缩装置中，第1密封件、第2密封件以及第3密封件是O型圈。
以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。此外，以下要说明的实施方式都是表示上述各方案的一例。因而，以下所示的形状、材料、构成要素、以及构成要素的配置位置及连接方式等只不过是一例，只要未记载在权利要求中，则不限定上述各方案。另外，关于以下的构成要素中的、没有记载在表示上述各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来说明。另外，在附图中，对于标注了相同标号的构成要素，有时省略说明。为了便于理解，附图中示意性地表示了各个构成要素，对于形状以及尺寸比等，有时并不准确地表示。
(第1实施方式)
上述的压缩装置的阳极流体，能设想各个种类的气体、液体。例如，在压缩装置是电化学式氢泵的情况下，作为阳极流体，能够举出含氢气体。另外，例如，在压缩装置是水电解装置的情况下，作为阳极流体，能够举出液体的水。
因此，在以下的实施方式中，在阳极流体是含氢气体的情况下，作为具备上述压缩单元的压缩装置的一例，对具备氢泵单元的电化学式氢泵的构成以及动作进行说明。
[装置构成]
图1是表示第1实施方式的电化学式氢泵的一例的图。此外，为了便于说明，将“上”以及“下”取为如该图那样(在其它附图中也同样)。
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压力形成构件44、第2压力形成构件46以及电压施加器102。并且，在电化学式氢泵100层叠有多级氢泵单元10。例如，在图1中，层叠有5个氢泵单元10，但氢泵单元10的个数不限定于此。也即是，氢泵单元10的个数能够基于电化学式氢泵100压缩的氢量等运转条件设定为适当的数量。
另外，在图1所示的例子中，作为阳极隔板发挥功能的板以及作为阴极隔板发挥功能的板一体化。具体而言，双极板(Bipolar plate)29各自具备作为相邻的氢泵单元10中的一方的阴极隔板发挥功能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功能的板。
不过，如图1所示，最上级的双极板29构成为仅作为阴极隔板发挥功能。具体而言，最上级的双极板29的上表面与第1压力形成构件44的空间SC接触，该上表面没有设置供含氢气体流动的阳极气体流路。在第1压力形成构件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的阴极气体的空间SC。也即是，最上级的双极板29的上表面作为用于密封第1压力形成构件44的空间SC的盖发挥功能。
另外，最下级的氢泵单元10由作为最下级的双极板29的阴极隔板发挥功能的板和作为第2压力形成构件46的阳极隔板发挥功能的板构成。具体而言，在第2压力形成构件46的上表面设置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压力形成构件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的阴极气体的空间SA。
此外，以上的双极板29、氢泵单元10、第1压力形成构件44以及第2压力形成构件46的详细的构成在后进行说明。
如图1所示，电化学式氢泵100具备设置在各个氢泵单元10层叠的方向(以下，称为层叠方向)的两端上的阴极端板15及阳极端板16、以及紧固连结器17。具体而言，阳极端板16设置于在氢泵单元10的层叠方向上位于一方的端部的阳极隔板上。阴极端板15设置于在氢泵单元10的层叠方向上位于另一方的端部的阴极隔板上。此外，紧固连结器17，只要能够在层叠方向上将构成电化学式氢泵100的层叠体的各构件紧固连结即可，可以是任意的构成。例如，作为紧固连结器17，能够例举螺栓以及碟形弹簧螺母等。紧固连结器17的详细的构成在第3实施例中进行说明。
如图1所示，电化学式氢泵100，在阴极端板15与第1压力形成构件44之间，从上方起依次层叠有流体集配构件11以及绝缘板13。此外，第1压力形成构件44和绝缘板13的层叠的顺序也可以是相反的。在阳极端板16与第2压力形成构件46之间，从下方起依次层叠有流体集配构件14、绝缘板12以及密封板48。
在流体集配构件14的侧面的适当部位设置有：供从氢泵单元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)、供用于将氢泵单元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)、以及供从氢泵单元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构件11的气体路径，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通过设置于多个双极板29、第1压力形成构件44、绝缘板13、第2压力形成构件46、密封板48以及绝缘板12的各构件的贯通孔的相连而构成。并且，电化学式氢泵100构成为：使得从氢泵单元10各自的阴极排出的阴极气体经由设置于双极板29内的联络路径(参照图1的虚线)在第1阴极气体导出歧管35合流。另外，电化学式氢泵100构成为：使得经由设置于第1压力形成构件44内的联络路径(参照图1的虚线)，第1阴极气体导出歧管35与第1压力形成构件44的空间SC连通。进而，电化学式氢泵100构成为：使得经由设置于第2压力形成构件46内的联络路径(参照图1的虚线)，第1阴极气体导出歧管35与第2压力形成构件46的空间SA和阴极气体连通。在图1中省略了图示，流体集配构件14中的含氢气体流出口以及冷却介质流出口分别与通过设置于上述的各构件的贯通孔的相连而构成的阳极气体导出歧管以及冷却介质导出歧管的各自连通。
在流体集配构件11的侧面的适当部位设置有：供向氢泵单元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)、供用于将氢泵单元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)、以及供从氢泵单元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构件11的气体路径，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通过设置于多个双极板29、第1压力形成构件44、绝缘板13、第2压力形成构件46、密封板48以及绝缘板12的各构件的贯通孔的相连而构成。并且，电化学式氢泵100构成为：使得从氢泵单元10的各自的阴极排出的阴极气体经由设置于双极板29内的联络路径(参照图1的虚线)在第2阴极气体导出歧管36合流。另外，电化学式氢泵100构成为：使得第2阴极气体导出歧管36和第1压力形成构件44的空间SC经由设置于第1压力形成构件44内的联络路径(参照图1的虚线)连通。进而，电化学式氢泵100构成为：使得经由设置在第2压力形成构件46内的联络路径(参照图1的虚线)，第2阴极气体导出歧管36与第2压力形成构件46的空间SA和阴极气体连通。在图1中省略了图示，流体集配构件11中的含氢气体流入口以及冷却介质流入口分别与通过设置于上述的各构件的贯通孔的相连而构成的阳极气体导入歧管以及冷却介质导入歧管的各自连通。
此外，图1的虚线所示的联络路径的详细的构成在后进行说明。
绝缘板13插入到第1压力形成构件44与流体集配构件11之间，由此，双极板29、和流体集配构件11、阴极端板15及紧固连结器17之间被适当地绝缘。作为绝缘板13的原材料，能够例举橡胶、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与流体集配构件14之间，由此，双极板29及第2压力形成构件46、和流体集配构件14、阳极端板16及紧固连结器17之间被适当绝缘。作为绝缘板12的原材料，能够例举橡胶、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作为用于密封第2压力形成构件46的空间SA的盖发挥功能，由此，将积存于空间SA的高压的阴极气体密封。作为密封板48的原材料，能够例举不锈钢、金、钛、橡胶、树脂(例如PEN、PET等)、玻璃、玻璃环氧材料等材料，但并不限定于此。不过，在使用不锈钢作为密封板48的原材料的情况下，优选使用耐酸性以及耐氢脆性等特性优异的SUS316L。另外，在使用树脂等绝缘构件作为密封板48的原材料的情况下，也可以使密封板48和绝缘板12一体化。
电压施加器102是向氢泵单元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。电压施加器102，只要能够向阳极以及阴极之间施加电压，可以是任意的构成。例如，电压施加器102也可以是对于向阳极以及阴极之间施加的电压进行调整的装置。此时，电压施加器102在与蓄电池、太阳能电池、燃料电池等直流电源连接了时，具备DC/DC转换器，在与商用电源等交流电源连接了时，具备AC/DC转换器。
另外，电压施加器102例如也可以是：对施加于阳极以及阴极之间的电压、在阳极以及阴极之间流动的电流进行调整，以使得供给至氢泵单元10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101连接于最上级的双极板29，电压施加器102的高电位侧的端子103连接于第2压力形成构件46，但并不限定于此。电压施加器102的低电位侧的端子101也可以连接于第1压力形成构件44。
不过，如图1所示，通过将电压施加器102的低电位侧的端子101连接于最上级的双极板29，对于配置于比最上级的双极板29靠上方的第1压力形成构件44，不需要进行镀金等表面处理。由此，能够降低第1压力形成构件44的制造成本。
进而，在图1所示的例子中，最上级的双极板29以及第2压力形成构件46兼用作集电板。因而，本实施方式的电化学式氢泵100通过板的兼用化能够削减板的个数，因此，能够降低装置的制造成本。
另外，在电化学式氢泵100中，流体集配构件11、第1压力形成构件44、双极板29、第2压力形成构件46以及流体集配构件14都暴露在高压的压缩氢中，因此，这些构件由SUS316L形成。这是因为SUS316L在各个种类的不锈钢中耐酸性以及耐氢脆性等特性优异。与此相对，阴极端板15、阳极端板16以及紧固连结器17都不暴露在氢中，因此，这些构件由比SUS316L廉价的铬钼钢(例如，SCM45)形成。
<双极板以及氢泵单元的构成>
图2是表示图1的双极板以及氢泵单元的一例的图。
图3是表示图2的双极板的分解立体图的图。具体而言，图示了从图2的A-A部观察构成双极板29的一对构件的立体图及将两者一体化后的图。此外，在图3中，为了便于说明，示出了省略MEA以及O型圈的图。
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部俯视构成双极板29的构件的图。
如上所述，在各氢泵单元10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功能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功能的板。在图2所示的例子中，上级侧的双极板29的一部分构成阴极隔板，并且下级侧的双极板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功能的板称为阴极隔板29A，将作为阳极隔板发挥功能的板称为阳极隔板29B。
在此，如图3所示，各双极板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以及阳极隔板29B能够通过一对金属板的扩散接合等而接合。此外，根据JIS标准，“扩散接合”定义为：“使母材紧贴，在母材的熔点以下的温度条件下，加压到尽量不产生塑性变形的程度，利用在接合面间产生的原子的扩散来进行接合的方法”。
另外，在阴极隔板29A以及阳极隔板29B面接合之前的、阳极隔板29B的接合面设置有供用于将氢泵单元10的温度调整为适当温度的冷却介质流动的冷却流路60。该冷却流路60的两端分别与冷却介质导入歧管61以及冷却介质导出歧管62的各自连通。
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以及面密封件40。并且，在氢泵单元10中，将电解质膜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进行了层叠。
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以及阳极催化剂层24一体地接合于电解质膜21而得到的带有催化剂层的膜CCM(Catalyst CoatedMembrane，催化剂涂覆膜)。
因此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，在带有催化剂层的膜CCM的阳极催化剂层24以及阴极催化剂层23的各自分别设置有上述的阳极供电体25以及阴极供电体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只要具备质子传导性，可以是任意的构成。例如，作为电解质膜21，能够例举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，能够使用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设置成与电解质膜21的一方的主面相接。阳极催化剂层24例如包含铂作为催化剂金属，但并不限定于此。
阴极催化剂层23设置成与电解质膜21的另一方的主面相接。阴极催化剂层23例如包含铂作为催化剂金属，但并不限定于此。
作为阴极催化剂层23以及阳极催化剂层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，但并不限定于此。
此外，在阴极催化剂层23以及阳极催化剂层24中，催化剂金属的微粒被催化剂载体高分散地担载。另外，为了增大电极反应场，一般在这些阴极催化剂层23以及阳极催化剂层24中加入质子传导性的离聚物(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由多孔性材料形成，具备导电性以及气体扩散性。进而，阴极供电体22优选具备：能适当地追随在电化学式氢泵100动作时因阴极CA以及阳极AN之间的差压产生的构成构件的位移、变形的弹性。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，使用了由碳纤维形成的构件。例如，可以是碳纸、碳布、碳毡等多孔性碳纤维片。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，也可以使用以钛、钛合金、不锈钢等为原材料的金属纤维的烧结体、以它们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由多孔性材料形成，具备导电性以及气体扩散性。进而，阳极供电体25优选为：能够抑制在电化学式氢泵100动作时因阴极CA以及阳极AN之间的差压而产生的构成构件的位移、变形的高刚性。
具体而言，作为阳极供电体25的基材，例如可以使用以钛、钛合金、不锈钢、碳等为原材料的纤维烧结体、粉体烧结体、延展金属(expanded metal)、金属网(mesh)、冲孔金属等。
阳极隔板29B是层叠在阳极AN上的构件。阴极隔板29A是层叠在阴极CA上的构件。
阳极供电体25接触于阳极隔板29B的阳极AN侧的与阳极AN相对向的面的中央部。并且，如图4所示，在该中央部设置有在俯视时呈蜿蜒(曲折)状的阳极气体流路30。阳极气体流路30的两端分别与阳极气体导入歧管31以及阳极气体导出歧管32的各自连通。
在阴极隔板29A的阴极CA侧的与阴极CA相对向的面的中央部设置有凹部，在该凹部内收置有阴极供电体22。也即是，凹部相当于空间S(参照图3)，该空间S用于积存包含在氢泵单元10的阴极CA生成的压缩氢的阴极气体。
在此，如图3所示，在阳极隔板29B设置有：供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管35、供阴极气体流动的第2阴极气体导出歧管36、用于将从阴极隔板29A的凹部(空间S)流入的阴极气体导入到第1阴极气体导出歧管35及第2阴极气体导出歧管36的各自的联络路径37以及联络路径38各自。
具体而言，联络路径37由在阴极隔板29A以及阳极隔板29B面接合之前的、阳极隔板29B的接合面上的流路槽构成。在俯视时，该流路槽以跨设置在阴极隔板29A的阳极AN侧的主面的O型圈槽50以及O型圈槽51的方式呈直线状延伸。并且，流路槽的一端经由在阴极隔板29A的凹部(空间S)的底面的缘部附近上下地延伸的连通孔70而与该凹部内连通。流路槽的另一端连接于第1阴极气体导出歧管35。阴极隔板29A以及阳极隔板29B通过面接合而一体化，由此联络路径37被适当地气体密封。
电化学式氢泵100的氢压缩动作中，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按连通孔70、联络路径37这一顺序流过它们，供给至第1阴极气体导出歧管35。
联络路径38由阴极隔板29A以及阳极隔板29B面接合之前的、阳极隔板29B的接合面上的流路槽构成。在俯视时，该流路槽以跨设置在阴极隔板29A的O型圈槽50以及O型圈槽52的方式呈直线状延伸。并且，流路槽的一端经由在阴极隔板29A的凹部(空间S)的底面的缘部附近上下地延伸的连通孔71而与该凹部内连通。流路槽的另一端连接于第2阴极气体导出歧管36。阴极隔板29A以及阳极隔板29B通过面接合而一体化，由此联络路径38被适当地气体密封。
电化学式氢泵100的氢压缩动作中，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按连通孔71、联络路径38这一顺序流过它们而供给至第2阴极气体导出歧管36。
这样，本实施方式的电化学式氢泵100能够通过阳极隔板29B的联络路径37以及联络路径38各自从阴极隔板29A的空间S向阳极隔板29B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各自适当地供给高压的阴极气体。
此外，在本例中，联络路径37及联络路径38、以及连通孔70及连通孔71分别设置在俯视时将第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，但并不限定于此。联络路径以及连通孔的配置位置及形状，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到阴极气体导出歧管，可以是任意的部位及形状。另外，联络路径以及连通孔的个数既可以是1个，也可以是3个以上。
以上的阴极隔板29A以及阳极隔板29B，例如可以由钛、不锈钢、金等的金属片构成，但并不限定于此。例如，阴极隔板29A以及阳极隔板29B的基材也可以由碳或者在表面形成了金属膜的树脂等构成。此外，在由不锈钢构成阴极隔板29A以及阳极隔板29B的情况下，优选使用SUS316L作为阴极隔板29A以及阳极隔板29B的原材料。这是由于SUS316L在各个种类的不锈钢中耐酸性以及耐氢脆性等特性优异。
这样，通过由阴极隔板29A以及阳极隔板29B夹着上述的MEA，形成了氢泵单元10。
在此，如图2所示，设置有包围阴极CA的外周的O型圈45。具体而言，在阴极隔板29A的阴极CA侧的主面上，设置有在俯视时包围该主面的与阴极CA相对向的区域的O型圈槽50，O型圈45保持于O型圈槽50。由此，存在于阴极CA的高压的阴极气体被O型圈45密封，能恰当地抑制该阴极气体从由O型圈45包围的区域内向外部泄漏。此外，O型圈45与本公开的“第1密封件”的一例对应。
另外，O型圈槽50面向电解质膜21的阴极CA侧的主面中的没有设置阴极CA的区域。在图2所示的例子中，电解质膜21以跨收置有阴极CA的凹部的侧壁的方式设置成宽幅，O型圈45以与电解质膜21的宽幅部抵接的方式设置。作为O型圈45(其它O型圈也同样)，例如从耐酸性以及耐氢脆性的观点出发，能够使用氟橡胶系的O型圈，但并不限定于此。
框体28是设置成包围电解质膜21的外周的构件。作为框体28的基材，例如从耐酸性以及耐氢脆性的观点出发，能够例举氟橡胶等，但并不限定于此。此外，能够构成为：通过绝缘性的框体28，恰当地使氢泵单元10内的、阴极隔板29A以及阳极隔板29B之间难以短路。
面密封件40设置在阳极隔板29B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面向电解质膜21的阳极AN侧的主面中的、没有设置阳极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以跨阳极AN的外周端的方式被设置为宽幅，面密封件40的主面、和电解质膜21的宽幅部及框体28的主面接触。作为面密封件40的基材，例如从耐酸性及耐氢脆性的观点出发，能够例举氟橡胶、氟树脂等，但不限定于此。此外，能够构成为：通过绝缘性的面密封件40，恰当地使氢泵单元10内的、阴极隔板29A以及阳极隔板29B之间难以短路。
在本实施方式的电化学式氢泵100中，电解质膜21和框体28分体地构成，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，即便氢泵单元10内的、阴极隔板29A以及阳极隔板29B之间不设置框体28，也能够利用面密封件40构成为难以短路。
如图2所示，在阴极隔板29A设置有包围第1阴极气体导出歧管35的O型圈槽51。并且，O型圈41保持于O型圈槽51。在阴极隔板29A设置有包围第2阴极气体导出歧管36的O型圈槽52。并且，O型圈42保持于O型圈槽52。
在此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，O型圈41以及O型圈42分别与阳极隔板29B的阳极AN侧的主面抵接。也即是，O型圈41以及O型圈42分别与对应于两侧相邻的双极板29的阴极隔板29A以及阳极隔板29B这双方抵接。并且，面密封件40没有设置在阳极隔板29B的阳极AN侧的主面中的、O型圈41以及O型圈42所抵接的区域上。另外，框体28没有设置在配设有O型圈41以及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以及O型圈槽51各自的外形为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以及O型圈槽51各自的外形为相同的方式形成有贯通孔。并且，由设置于框体28以及面密封件40的贯通孔构成的圆柱空间收置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以及面密封件40的贯通孔构成的圆柱空间收置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。
<第1压力形成构件的构成>
图5是将图1的第1压力形成构件的一例与图1的双极板以及氢泵单元一起进行图示的图。
图6是表示图5的第1压力形成构件的分解立体图的图。具体而言，示出了从图5的A-A部观察构成第1压力形成构件44的一对构件的立体图、以及将两者一体化后的图。此外，在图5的第1压力形成构件44中，为了便于说明，仅示出了O型圈45C。另外，在图6中，示出了将O型圈省略的图。
图7是从上方观察图5的第1压力形成构件的图。具体而言，示出了从图5的B-B部俯视构成第1压力形成构件44的构件的图。
如图5以及图6所示，在板44A形成了用于积存阴极气体的空间SC，在板44B设置有供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管135以及第2阴极气体导出歧管136、用于将从第2阴极气体导出歧管136流入的阴极气体导入到空间SC的联络路径138。从空间SC溢出的阴极气体通过联络路径137被导入至第1阴极气体导出歧管135。
在此，板44A的构成，除了以下说明的O型圈45C以及O型圈槽50C的构成以外，与阴极隔板29A的构成是同样的。具体而言，例如，阴极隔板29A的空间S以及板44A的空间SC是同一形状。另外，阴极隔板29A的连通孔70以及板44A的连通孔170是同一形状，阴极隔板29A的连通孔71以及板44A的连通孔171是同一形状。因而，省略板44A的构成的详细说明。
另外，板44B的构成，除了在板44B的设置有联络路径137及联络路径138的面没有设置冷却流路、以及在板44B的与设置有联络路径137及联络路径138的面相反侧的面没有设置阳极流体流路以外，与阳极隔板29B的构成是同样的。具体而言，例如，阳极隔板29B的联络路径37以及板44B的联络路径137是同一形状，阳极隔板29B的联络路径38以及板44B的联络路径138是同一形状。因而，省略板44B的构成的详细说明。
在电化学式氢泵100的氢压缩动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，按联络路径138、连通孔171的顺序流过它们而供给至板44A的凹部(空间SC)。此外，在空间SC由阴极气体填满时，从空间SC溢出的阴极气体如图6的虚线箭头所示，按连通孔170、联络路径137的顺序流过它们而导入到第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的联络路径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。
在此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，如图1以及图5所示，设置有O型圈45C，该O型圈45C设置于阴极端板15与位于另一方的端部的阴极隔板29A之间，包围用于积存阴极气体的空间SC的外周。具体而言，在板44A的形成有空间SC侧的主面(与板44A以及板44B之间的接合面相反侧的主面)上，设置有在俯视时包围空间SC的区域的O型圈槽50C，O型圈45C保持于O型圈槽50C。由此，存在于空间SC的高压的阴极气体被O型圈45C密封，能恰当地抑制该阴极气体从由O型圈45C包围的区域内向外部泄漏。此外，O型圈45C与本公开的“第2密封件”的一例对应。
进而，如图5的尺寸L以及尺寸LC所示，由O型圈45C包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积大。在图5所示的例子中，由O型圈45C的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积大。
这样，本实施方式的电化学式氢泵100，在从阳极隔板29B、阳极AN、电解质膜21、阴极CA以及阴极隔板29A的层叠方向观察的俯视时，O型圈45的外缘收纳在O型圈45C的外缘内。此外，此时，在从上述的层叠方向观察的俯视时，O型圈45C的外缘收纳在阴极隔板29A的外缘内。
<第2压力形成构件的构成>
图8是将图1的第2压力形成构件的一例与图1的双极板以及氢泵单元一起进行图示的图。
图9是示出图8的第2压力形成构件的分解立体图的图。具体而言，示出了从图8的A-A部观察构成第2压力形成构件46的一对构件的立体图、以及将两者一体化后的图。此外，在图8的第2压力形成构件46中，为了便于说明，仅示出了O型圈45A。另外，在图9中，示出了将O型圈省略了的图。
图10是从上方观察图8的第2压力形成构件的图。具体而言，示出了从图8的B-B部俯视构成第2压力形成构件46的构件的图。
如图8以及图9所示，在板46A形成有用于积存阴极气体的空间SA，在板46B设置有供阴极气体流动的第1阴极气体导出歧管235以及第2阴极气体导出歧管236、和用于将从第1阴极气体导出歧管235流入的阴极气体导入到空间SA的联络路径237。从空间SA溢出的阴极气体通过联络路径238导入到第2阴极气体导出歧管236。
在此，板46A的构成，除了以下说明的O型圈45A以及O型圈槽50A的构成以外，与阴极隔板29A的构成是同样的。具体而言，例如，阴极隔板29A的空间S以及板46A的空间SA是同一形状。另外，阴极隔板29A的连通孔70以及板46A的连通孔270是同一形状，阴极隔板29A的连通孔71以及板46A的连通孔271是同一形状。因而，省略板46A的构成的详细说明。
另外，板46B的构成与阳极隔板29B的构成是同样的。具体而言，例如，阳极隔板29B的联络路径37以及板46B的联络路径237是同一形状，阳极隔板29B的联络路径38以及板46B的联络路径238是同一形状。另外，在板46B，与阳极隔板29B同样地，在板46B的设置有联络路径237以及联络路径238的面设置冷却流路260(参照图9)，并且在板46B的与设置有联络路径237以及联络路径238的面相反侧的面设置有阳极气体流路230(参照图10)。也即是，板46B与本公开的“位于一方的端部的阳极隔板”对应。因而，省略板46B的构成的详细说明。
在电化学式氢泵100的氢压缩动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，按联络路径237、连通孔270的顺序流过它们而供给至板46A的凹部(空间SA)。此外，当空间SA由阴极气体填满时，从空间SA溢出的阴极气体，如图9的虚线箭头所示按连通孔271、联络路径238的顺序流过它们而被导入到第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的联络路径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。
在此，在本实施方式的电化学式氢泵100中，如图1以及图8所示，设置有O型圈45A，该O型圈45A设置于阳极端板16与位于一方的端部的阳极隔板(在本例中是板46B)之间，包围用于积存阴极气体的空间SA的外周。具体而言，在板46A的形成有空间SA侧的主面(与板46A以及板46B之间的接合面相反侧的主面)上设置有在俯视时包围空间SA的区域的O型圈槽50A，O型圈45A保持于O型圈槽50A。由此，存在于空间SA的高压的阴极气体被O型圈45A密封，能恰当地抑制该阴极气体从由O型圈45A包围的区域内向外部泄漏。此外，O型圈45A与本公开的“第3密封件”的一例对应。
进而，如图8的尺寸L以及尺寸LA所示，由O型圈45A包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积大。在图8所示的例子中，由O型圈45A的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积大。
这样，本实施方式的电化学式氢泵100，在从阳极隔板29B、阳极AN、电解质膜21、阴极CA以及阴极隔板29A的层叠方向观察的俯视时，O型圈45的外缘收纳在O型圈45C的外缘内。此外，此时，在从上述的层叠方向观察的俯视时，O型圈45A的外缘收纳在阴极隔板29A的外缘内。
如以上那样，本实施方式的电化学式氢泵100与以往相比，能适当地降低构成氢泵单元10的构件之间的接触电阻。
具体而言，由O型圈45C包围的区域的阴极气体的气压为与氢泵单元10中的、由O型圈45包围的区域的阴极气体的气压大致同等的高压。另外，通过由O型圈45C包围的区域的阴极气体的气压而向阴极隔板29A施加的载荷起到如下作用：抑制阴极隔板29A因由O型圈45包围的区域的阴极气体的气压而向阴极端板15侧挠曲这一情况。由此，本实施方式的电化学式氢泵100中，在构成氢泵单元10的构件之间难以产生间隙。
在此，如果由O型圈45C包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积小，则在俯视时，由O型圈45包围的区域的一部分不会收纳在由O型圈45C包围的区域中。这样一来，与上述区域的一部分相对向的阴极隔板29A的部分有可能向阴极端板15侧挠曲。
与此相对，本实施方式的电化学式氢泵100，通过使由O型圈45C包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积大，在俯视时，能够通过前者的区域收纳后者的区域整体。因而，本实施方式的电化学式氢泵100能够对与由O型圈45包围的区域相对向的阴极隔板29A整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷，因此，与以往相比，能适当地降低构成氢泵单元10的构件之间的接触电阻。
进而，由O型圈45A包围的区域的阴极气体的气压为与氢泵单元10中的、由O型圈45包围的区域的阴极气体的气压大致同等的高压。另外，通过由O型圈45A包围的区域的阴极气体的气压向阳极隔板施加的载荷起到如下作用：抑制阳极隔板因由O型圈45包围的区域的阴极气体的气压而向阳极端板16侧挠曲这一情况。由此，本实施方式的电化学式氢泵100中，在构成氢泵单元10的构件之间难以产生间隙。
在此，如果由O型圈45A包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积小，则在俯视时，由O型圈45包围的区域的一部分不会收纳在由O型圈45A包围的区域中。这样一来，与上述区域的一部分相对向的阳极隔板的部分有可能向阳极端板16侧挠曲。
与此相对，本实施方式的电化学式氢泵100，通过使由O型圈45A包围的区域的面积比由O型圈45包围的区域的面积大，在俯视时能够通过前者的区域收纳后者的区域整体。因而，本实施方式的电化学式氢泵100能够向与由O型圈45包围的区域相对向的阳极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷，因此，与以往相比，能适当地降低构成氢泵单元10的构件之间的接触电阻。
例如，在图5所示的例子中，如果由O型圈45C的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积小，则在俯视时，由O型圈45的外缘包围的区域的一部分不会收纳在由O型圈45C的外缘包围的区域中。
这样一来，与上述区域的一部分相对向的阴极隔板29A的部分有可能向阴极端板15侧挠曲，但本实施方式的电化学式氢泵100，如图5所示，通过使由O型圈45C的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积大，能够减轻以上那样的不良情况。具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100，通过在从阳极隔板29B、阳极AN、电解质膜21、阴极CA以及阴极隔板29A的层叠方向观察的俯视时O型圈45的外缘收纳在O型圈45C的外缘内，能够向与由O型圈45的外缘包围的区域相对向的阴极隔板29A整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷。
此外，以O型圈45以及O型圈45C各自的外缘为基准来确定以上的区域面积的大小关系的理由如下。
O型圈45以及O型圈45C通过与它们抵接的构件的按压而在上下方向上被压扁，由此发挥密封力。在此，电化学式氢泵100的氢压缩动作中，如图5的放大图的细箭头所示，对于O型圈45C(O型圈45也相同)在从内缘朝向外缘的方向(水平方向)上施加阴极气体的气体压力，因此，O型圈45C以向O型圈槽50C的侧部紧贴的方式压缩变形。这样一来，O型圈45C的弹性力沿O型圈45C的线径在垂直方向上扩大的方向作用于与O型圈45C抵接的构件。换言之，如图5的放大图的粗箭头所示，在到O型圈45C的外缘为止的区域对与O型圈45C抵接的板44A及阴极隔板29A各自，因上述的阴极气体的气压以及密封力引起的O型圈45C的弹性力，在向上以及向下的各方向上作用。并且，这意味着：基于O型圈45及O型圈45C各自的外缘来决定以上的区域面积的大小关系，在作用于构成氢泵单元10的各构件的按压力的导出中是恰当的。
另外，在图8所示的例子中，如果由O型圈45A的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积小，则俯视时由O型圈45的外缘包围的区域的一部分不收纳在由O型圈45A的外缘包围的区域中。
这样一来，与上述区域的一部分相对向的阳极隔板的部分有可能向阳极端板16侧挠曲，但本实施方式的电化学式氢泵100，如图8所示，通过使由O型圈45A的外缘包围的区域的面积比由O型圈45的外缘包围的区域的面积大，能够减轻以上那样的不良情况。具体而言，本实施方式的电化学式氢泵100，通过在从阳极隔板29B、阳极AN、电解质膜21、阴极CA以及阴极隔板29A的层叠方向观察的俯视时O型圈45的外缘收纳在O型圈45A的外缘内，能够向与由O型圈45的外缘包围的区域相对向的阳极隔板整个区域施加抑制上述的挠曲变形的载荷。
(第1实施例)
本实施例的电化学式氢泵100，除了将由O型圈45的外缘包围的区域的尺寸L(直径)、由O型圈45C以及O型圈45A各自的外缘包围的区域各自的尺寸LC(直径)以及尺寸LA(直径)如下设定以外，与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
如上所述，在各个氢泵单元10中的由O型圈45的外缘包围的各个区域，在电化学式氢泵100的氢压缩动作中，因阴极气体的压力而向电化学式氢泵100的阴极端板15以及阳极端板16作用使它们向外侧鼓出那样的力F1。
在此，若将由O型圈45的外缘包围的区域的俯视时的面积设为A1、将阴极气体的压力设为P，则上述的力F1能用以下的式(1)来表示。
F1＝P×A1…(1)
在式(1)中，A1＝π×(L/2)2
另外，如上所述，在第1压力形成构件44以及第2压力形成构件46各自中的由O型圈45C以及O型圈45A的外缘包围的各个区域，在电化学式氢泵100的氢压缩动作中，因阴极气体的压力，分别作用抑制构成氢泵单元10的各构件的变形、使得它们紧贴的方向的力F2以及F3。
在此，若将由O型圈45C的外缘包围的区域的俯视时的面积设为A2、将阴极气体的压力设为P，则上述的力F2能用以下的式(2)来表示。
F2＝P×A2…(2)
在式(2)中，A2＝π×(LC/2)2
另外，若将由O型圈45A的外缘包围的区域的俯视时的面积设为A3、将阴极气体的压力设为P，则上述的力F3能用以下的式(3)来表示。
F3＝P×A3…(3)
在式(3)中，A3＝π×(LA/2)2
并且，在本实施例的电化学式氢泵100中，由于LC>L且LA>L，因此，与因阴极气体的压力P而向电化学式氢泵100的阴极端板15以及阳极端板16作用的使它们向外侧鼓出那样的力F1相比，因阴极气体的压力P而作用的抑制构成氢泵单元10的各构件的变形、使得它们紧贴的方向的力F2以及F3较大。由此，能够恰当地抑制构成氢泵单元10的各构件之间的接触电阻的增加。
作为一例，在将第1压力形成构件44的上述尺寸LC设定为120mm且将各个氢泵单元10的上述尺寸L设定为117mm、并且阴极气体的压力P为40MPa的情况下，估算对于阴极隔板29A的载荷(F2-F1)为22kN。也即是，可知：尺寸LC与尺寸L之间的微小的尺寸差(3mm左右)产生对阴极隔板29A的相当于约2MPa的按压力。并且，认为：该按压力作为使构成氢泵单元10的各构件之间紧贴的力，是恰当的值。
此外，以上说明的各种数值是例示，并不限定于本例。例如，阴极气体的压力P能基于电化学式氢泵100的规格、运转条件等设定为适当的值。
根据以上说明，本实施例的电化学式氢泵100与例如非专利文献1中所公开的、使隔板整体插入到在端板的底面中央部形成的圆筒状的凹部内(高压空间内)的水电解装置相比，能容易地实现装置的小型化以及低成本化。
本实施例的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
(第2实施例)
在电化学式氢泵100中，为了将在阴极CA生成的阴极气体从常压高效率地压缩直至几十MPa，需要将构成氢泵单元10的构件之间的接触电阻始终保持在所期望的值以下。
在此，若在阴极CA生成的阴极气体为高压(例如，几十MPa左右)，则如第1实施例中说明过的那样，通过第1压力形成构件44以及第2压力形成构件46的按压作用，能够对构成氢泵单元10的各构件施加使这些构件紧贴所需的充分的按压力。
但是，在阴极CA生成的阴极气体为低压的情况下，难以向构成氢泵单元10的各构件施加该按压力。
因此，本实施例的电化学式氢泵100构成为：通过紧固连结器17的紧固连结力，即使在阴极CA生成的阴极气体为低压的情况下也使得构成氢泵单元10的各构件紧贴。
例如，作为使用紧固连结器17对构成氢泵单元10的各构件施加初始紧固连结力的方法，能例举对紧固连结器17的螺栓施加轴向力的方式、利用弹簧力的方式、施加基于紧固扭矩管理的轴向力的方式等，但不限定于此。
此外，因上述的初始紧固连结力以及在电化学式氢泵100的阴极CA生成的阴极气体的气压，对紧固连结器17的螺栓施加拉伸应力。因而，紧固连结器17具备能承受该拉伸应力的强度。例如，也可以在端板的周围均匀地设置约10根左右的螺栓，但并不限定于此。另外，螺栓也可以由强度分区(分类)10.9(JIS B1051)的钢材(例如，不锈钢)等形成，但并不限定于此。
本实施例的电化学式氢泵100，除了上述特征以外，也可以与第1实施方式或者第1实施方式的第1实施例的电化学式氢泵100同样。
(变形例)
在第1实施方式的电化学式氢泵100中，在将氢泵单元10层叠而形成的层叠体的上下方向的各方向分别配置有第1压力形成构件44以及第2压力形成构件46，但并不限定于此。也可以仅在层叠体的上下方向中的某一方配置有压力形成构件。在该情况下，通过使没有配置压力形成构件那侧的端板的挠曲刚性比配置有压力形成构件那侧的端板的挠曲刚性高，而能够相对。
本变形例的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式以及第1实施方式的第1实施例～第2实施例中的任一种电化学式氢泵100是同样的。
(第2实施方式)
第2实施方式的电化学式氢泵100除了以下说明的环形件90设置在O型圈45C的外缘以外，与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图11是示出O型圈的一部分因存在于O型圈的内部的高压的阴极气体而向间隙内挤出的现象的一例的图。
图12是示出第2实施方式的电化学式氢泵中的第1压力形成构件的一例的图。
如图12所示，环形件90是与O型圈45C的外缘相邻且包围O型圈45C的支承环。环形件90保持于O型圈槽50C。此外，作为环形件90的基材，例如，从耐酸性以及耐氢脆性的观点出发能够例举氟树脂等，但并不限定于此。
在此，如图11所示，在由O型圈45C密封空间SC时，在与O型圈45C抵接的构件之间有时由于由O型圈45C包围的区域的阴极气体的气压而产生间隙。在该情况下，在没有设置包围O型圈45C的环形件时，O型圈45C的一部分有可能因存在于O型圈45C的内部的阴极气体的气压而挤出到上述的间隙内(参照图11)。这样一来，O型圈45C破损，由此，O型圈45C的气体密封性有可能降低。
与此相对，本实施方式的电化学式氢泵100，通过以与O型圈45C的外缘相邻的方式设置包围O型圈45C的环形件90，能够抑制O型圈45C挤出到上述间隙，结果，O型圈45C破损的情况得以改善。
本实施方式的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第2实施例以及第1实施方式的变形例中的任一种电化学式氢泵100是同样的。
(第1变形例)
本变形例的电化学式氢泵100除了以下说明的环形件91设置在O型圈45A的外缘以外，与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
图13是示出第2实施方式的第1变形例的电化学式氢泵中的第2压力形成构件的一例的图。
如图13所示，环形件91是与O型圈45A的外缘相邻且包围O型圈45A的支承环。环形件91保持于O型圈槽50A。此外，作为环形件91的基材，例如，从耐酸性以及耐氢脆性的观点出发能够例举氟树脂等，但并不限定于此。
此外，本变形例的电化学式氢泵100所起到的作用效果与第2实施方式的电化学式氢泵100所起到的作用效果是同样的，因此省略说明。
本变形例的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第2实施例、第1实施方式的变形例以及第2实施方式中的任一种电化学式氢泵100是同样的。
(第2变形例)
在本变形例的电化学式氢泵100中，在O型圈45的外缘不设置包围O型圈45的环形件。
在由O型圈45密封阴极CA时，与O型圈45抵接的构件和与O型圈45C以及O型圈45A抵接的构件相比，向端板侧挠曲的情况被抑制，结果，在与O型圈45抵接的构件之间难以产生间隙。因而，即便在没有设置包围O型圈45的环形件的情况下，O型圈45因存在于O型圈45的内部的阴极气体的气压而破损的可能性也低。因此，本变形例的电化学式氢泵100通过在O型圈45的外缘不设置包围O型圈45的环形件，能够削减环形件的部件数。
本变形例的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第2实施例、第1实施方式的变形例、第2实施方式以及第2实施方式的第1变形例中的任一种电化学式氢泵100是同样的。
(第3变形例)
本变形例的电化学式氢泵100，除了如下地设定O型圈45、O型圈45C以及O型圈45A的种类(系列)以及线径(粗细)以外，与第1实施方式的电化学式氢泵100是同样的。
在本变形例的电化学式氢泵100中，O型圈45C的从内缘到外缘的长度(线径)比O型圈45的从内缘到外缘的长度(线径)大。
在与O型圈45C抵接的构件之间，有时因由O型圈45C包围的区域的阴极气体的气压而该构件向阴极端板15侧挠曲，从而产生间隙，但是，与O型圈45抵接的构件和与O型圈45C抵接的构件相比，向阴极端板15侧挠曲的情况被抑制，结果，在与O型圈45抵接的构件之间难以产生间隙。并且，在与O型圈45C抵接的构件之间产生间隙时，如图11所示，例如，O型圈45C的一部分有可能因存在于O型圈45C的内部的高压的阴极气体而挤出到该间隙内。这样一来，O型圈45C破损，由此，O型圈45C的密封性有可能降低。
因此，如上所述，本变形例的电化学式氢泵100，通过使O型圈45C的线径比O型圈45的线径大，与前者的线径比后者的线径小的情况相比，能够使O型圈45C的耐久性提高。具体而言，O型圈45C的线径越大，则O型圈45C会越难以向上述的间隙挤出，因此，O型圈45C破损的情况得以改善。
另外，在本变形例的电化学式氢泵100中，O型圈45A的从内缘到外缘的长度(线径)比O型圈45的从内缘到外缘的长度(线径)大。
由此，本变形例的电化学式氢泵100，通过使O型圈45A的线径比O型圈45的线径大，与前者的线径比后者的线径小的情况相比，能够使O型圈45A的耐久性提高。此外，本构成所起的作用效果的详细内容，由于通过上述的说明能够容易理解，因而将其省略。
在此，O型圈45、O型圈45C以及O型圈45A，只要满足上述线径的大小关系，可以是任意的种类。
作为一例，对于O型圈45C以及O型圈45A，能够使用G标准(JIS B2401；平面固定用：线径3.1mm)的O型圈等。在该情况下，对于O型圈45，能够使用与上述G标准的O型圈相比低成本的S标准(JIS B2401；平面固定用：线径2.0mm)的O型圈等。
不过，O型圈的种类并不限定于上述。例如，O型圈45C以及O型圈45A的种类也可以是G标准(线径5.7mm)、GS标准(线径3.1mm)、V标准(线径4mm等)、N标准(线径5mm等)。另外，也可以是外国标准。O型圈45的种类既可以是G标准(线径3.1mm)等，也可以是外国标准。
本变形例的电化学式氢泵100也可以是：除了上述特征以外，与第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第2实施例、第1实施方式的变形例、第2实施方式以及第2实施方式的第1变形例～第2变形例中的任一种电化学式氢泵100是同样的。
第1实施方式、第1实施方式的第1实施例～第2实施例、第1实施方式的变形例、第2实施方式以及第2实施方式的第1变形例～第3变形例只要不相互排除对方，也可以相互组合。
另外，根据上述说明，对于本领域技术人员而言，本公开的许多改良以及其它实施方式是明确的。因此，上述说明应该仅作为例示来解释，是以向本领域技术人员示出执行本公开的最佳的方案为目的而提供的。在不脱离本公开的精神的情况下，能够实质性地变更其构造和/或功能的详细内容。例如，电化学式氢泵100的密封结构也能够适用于水电解装置等其它的压缩装置。
产业上的可利用性
本公开的一方案能够利用于与以往相比、能将构成压缩单元的构件之间的接触电阻适当地降低的压缩装置。
标号说明
10 ：氢泵单元
11 ：流体集配构件
11A：排出口
12 ：绝缘板
13 ：绝缘板
14 ：流体集配构件
14A：排出口
15 ：阴极端板
16 ：阳极端板
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
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 ：联络路径
38 ：联络路径
40 ：面密封件
41 ：O型圈
42 ：O型圈
44 ：第1压力形成构件
44A：板
44B：板
45：O型圈
45A：O型圈
45C：O型圈
46：第2压力形成构件
46A：板
46B：板
48 ：密封板
50 ：O型圈槽
50A：O型圈槽
50C：O型圈槽
51 ：O型圈槽
52 ：O型圈槽
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
90 ：环形件
91 ：环形件
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：联络路径
138：联络路径
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：联络路径
238：联络路径
260：冷却流路
270：连通孔
271：连通孔
AN ：阳极
CA ：阴极
CCM：带有催化剂层的膜
S ：空间
SA ：空间
SC ：空间

Claims (15)

1.一种压缩装置，具备：
至少一个压缩单元，其包括电解质膜、设置在所述电解质膜的一方的主面上的阳极、设置在所述电解质膜的另一方的主面上的阴极、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；和
电压施加器，其向所述阳极与所述阴极之间施加电压，
通过利用所述电压施加器施加电压，使从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，生成压缩氢，
所述压缩装置中，
具备：
阳极端板，其设置于在所述层叠的方向上位于一方的端部的所述阳极隔板上；
阴极端板，其设置于在所述层叠的方向上位于另一方的端部的所述阴极隔板上；
第1密封件，其包围所述阴极的外周；以及
第2密封件，其设置在所述阴极端板与位于所述另一方的端部的阴极隔板之间，包围用于积存所述压缩氢的第1空间的外周，
由所述第2密封件包围的区域的面积比由所述第1密封件包围的区域的面积大。
2.根据权利要求1所述的压缩装置，
具备第3密封件，所述第3密封件设置于所述阳极端板与位于所述一方的端部的阳极隔板之间，包围用于积存所述压缩氢的第2空间的外周，
由所述第3密封件包围的区域的面积比由所述第1密封件包围的区域的面积大。
3.根据权利要求1或2所述的压缩装置，
由所述第2密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大。
4.根据权利要求2所述的压缩装置，
由所述第3密封件的外缘包围的区域的面积比由第1密封件的外缘包围的区域的面积大。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的压缩装置，
具备环形件，所述环形件与所述第2密封件的外缘相邻，包围该第2密封件。
6.根据权利要求2或4所述的压缩装置，
具备环形件，所述环形件与所述第3密封件的外缘相邻，包围该第3密封件。
7.根据权利要求5或6所述的压缩装置，
在所述第1密封件的外缘没有设置包围该第1密封件的环形件。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的压缩装置，
所述第2密封件的从内缘到外缘的长度比所述第1密封件的从内缘到外缘的长度大。
9.根据权利要求2、4或6所述的压缩装置，
所述第3密封件的从内缘到外缘的长度比所述第1密封件的从内缘到外缘的长度大。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的压缩装置，
从所述阳极隔板、所述阳极、所述电解质膜、所述阴极以及所述阴极隔板的层叠方向观察时，所述第1密封件的外缘收纳在所述第2密封件的外缘内。
11.根据权利要求2、4、6或9所述的压缩装置，
从所述阳极隔板、所述阳极、所述电解质膜、所述阴极以及所述阴极隔板的层叠方向观察时，所述第1密封件的外缘收纳在所述第3密封件的外缘内。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的压缩装置，
从所述阳极隔板、所述阳极、所述电解质膜、所述阴极以及所述阴极隔板的层叠方向观察时，所述第2密封件的外缘收纳在所述阴极隔板的外缘内。
13.根据权利要求2、4、6、9或11所述的压缩装置，
从所述阳极隔板、所述阳极、所述电解质膜、所述阴极以及所述阴极隔板的层叠方向观察时，所述第3密封件的外缘收纳在所述阴极隔板的外缘内。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的压缩装置，
所述第1密封件以及所述第2密封件是O型圈。
15.根据权利要求2、4、6、9、11或13所述的压缩装置，
所述第1密封件、所述第2密封件以及所述第3密封件是O型圈。
CN202180074060.6A 2020-11-10 2021-08-19 压缩装置 Pending CN116438138A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020186994 2020-11-10
JP2020-186994 2020-11-10
PCT/JP2021/030308 WO2022102193A1 (ja) 2020-11-10 2021-08-19 圧縮装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116438138A true CN116438138A (zh) 2023-07-14

Family

ID=80815882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180074060.6A Pending CN116438138A (zh) 2020-11-10 2021-08-19 压缩装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230313788A1 (zh)
EP (1) EP4245892A1 (zh)
JP (1) JP7016035B1 (zh)
CN (1) CN116438138A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4796639B2 (ja) * 2009-02-26 2011-10-19 本田技研工業株式会社 電気化学装置
EP2617874B1 (de) * 2012-01-18 2015-06-03 H-TEC Systems GmbH Elektrolyseur
DE202014007977U1 (de) * 2014-09-30 2015-10-01 Reinz-Dichtungs-Gmbh Elektrochemisches System
JP7249588B2 (ja) * 2018-06-14 2023-03-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電気化学式水素ポンプ

Also Published As

Publication number Publication date
EP4245892A1 (en) 2023-09-20
JP7016035B1 (ja) 2022-02-04
US20230313788A1 (en) 2023-10-05
JPWO2022102193A1 (zh) 2022-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3581681B1 (en) Electrochemical hydrogen pump
JP7555003B2 (ja) 電気化学式水素ポンプ
WO2021140777A1 (ja) 圧縮装置
US20230227987A1 (en) Compression apparatus
CN110670088A (zh) 电化学式氢气泵
WO2022102193A1 (ja) 圧縮装置
US12100874B2 (en) Compression apparatus
CN113383114A (zh) 压缩装置
KR20180053401A (ko) 힘 집중기 패턴을 갖는 바이폴라 플레이트
EP4219394A1 (en) Compression device
CN116438138A (zh) 压缩装置
CN113454817A (zh) 电化学装置
JP7281656B1 (ja) 圧縮装置
WO2023120042A1 (ja) 圧縮装置
EP4455365A1 (en) Compression device
JP7281646B1 (ja) 圧縮装置
JP2022178797A (ja) 圧縮装置
CN113840946A (zh) 压缩装置
JP2023073782A (ja) 水電解用電気化学セル、水電解装置および水電解方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination