CN117987844A - 水电解小室 - Google Patents
水电解小室 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117987844A CN117987844A CN202311140213.XA CN202311140213A CN117987844A CN 117987844 A CN117987844 A CN 117987844A CN 202311140213 A CN202311140213 A CN 202311140213A CN 117987844 A CN117987844 A CN 117987844A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode side
- water electrolysis
- discharge hole
- separator
- flow path
- 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
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 68
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 74
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 25
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 22
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 14
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 13
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 2
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 150000001925 cycloalkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical class C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012994 photoredox catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- 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
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
-
- 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
- C25B9/63—Holders for electrodes; Positioning of the 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明是水电解小室，上述水电解小室具备隔离件，该隔离件在正反面具有成为流路的槽，在俯视视角中，上述隔离件在面方向的端部具有氧极侧供给孔、氧极侧排出孔、氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔，在上述隔离件的俯视视角中配置有包围上述氧极侧供给孔的密封部件、和包围上述氧极侧排出孔的密封部件，在上述氢极侧供给孔、上述氢极侧排出孔、上述小室间流路供给孔以及上述小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的该密封部件。
Description
技术领域
本公开涉及水电解小室。
背景技术
对水电解装置进行了各种研究。
例如在日本特开2016-060944中公开了以下技术，即，在差压式高压水电解装置中，通过将被挤压的载荷赋予机构配置于水电解小室内来抑制电极部的上浮。
存在为了使在水电解中生成的氢升压而提高水电解小室(以下，存在称为小室的情况)内的压力的需求。在以往的小室中，存在因载荷赋予机构而小室的隔离件变形的问题。若为了抑制隔离件的变形而将隔离件加厚，则存在小室的重量变重的问题。
发明内容
本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够抑制隔离件的变形的水电解小室。
在本公开中，提供一种水电解小室，上述水电解小室具备隔离件，该隔离件在正反面具有成为流路的槽，在俯视视角中，上述隔离件在面方向的端部具有氧极侧供给孔、氧极侧排出孔、氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔，在上述隔离件的俯视视角中，配置有包围上述氧极侧供给孔的密封部件、和包围上述氧极侧排出孔的密封部件，在上述氢极侧供给孔、上述氢极侧排出孔、上述小室间流路供给孔以及上述小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的该密封部件。
在本公开中，上述水电解小室也可以具有电极部、具有包围该电极部的开口部的支承框架、以及夹持该电极部和该支承框架的一对上述隔离件。
本公开的水电解小室能够抑制隔离件的变形。
以下参考附图，对本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
附图说明
图1是表示用于对以往的水电解小室的课题进行说明的水电解小室的一部分的一例的局部剖面示意图。
图2是表示俯视以往的水电解小室时的一例的平面示意图。
图3是表示俯视本公开的水电解小室时的一例的平面示意图。
具体实施方式
以下，对基于本公开的实施方式进行说明。此外，在本说明书中特别提及的事项以外的本公开的实施所需的事项(例如，不对本公开赋予特征的水电解小室的一般的结构和制造工序)能够作为该领域中的基于现有技术的本领域技术人员的设计事项来理解。本公开能够基于在本说明书中公开的内容和该领域中的技术常识来实施。
另外，附图中的尺寸关系(长度、宽度、厚度等)并不反映实际的尺寸关系。
在本说明书中表示数值范围的“～”以包括在其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义来使用。
另外，数值范围内的上限值和下限值能够采用任意的组合。
在本公开中，提供一种水电解小室，
上述水电解小室具备隔离件，该隔离件在正反面具有成为流路的槽，
在俯视视角中，上述隔离件在面方向的端部具有氧极侧供给孔、氧极侧排出孔、氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔，
在上述隔离件的俯视视角中，配置有包围上述氧极侧供给孔的密封部件、和包围上述氧极侧排出孔的密封部件，在上述氢极侧供给孔、上述氢极侧排出孔、上述小室间流路供给孔以及上述小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的该密封部件。
图1是表示用于对以往的水电解小室的课题进行说明的水电解小室的一部分的一例的局部剖面示意图。
如图1所示，以往的水电解小室100具有阳极隔离件10、阳极侧气体扩散层11、阳极侧微孔层12、阳极催化剂层13、电解质膜14、阴极催化剂层15、阴极侧微孔层16、阴极侧气体扩散层17、阴极隔离件18以及支承框架19。
图2是表示俯视以往的水电解小室时的一例的平面示意图。
如图2所示，以往的水电解小室的隔离件60在面方向的端部具有氧极侧供给孔20、氧极侧排出孔21、氢极侧供给孔30、氢极侧排出孔31、小室间流路供给孔40以及小室间流路排出孔41。
在隔离件60中，氧极侧供给孔20、氧极侧排出孔21、氢极侧供给孔30、氢极侧排出孔31、小室间流路供给孔40以及小室间流路排出孔41被外周密封部件50包围。另外，氧极侧供给孔20、氧极侧排出孔21、氢极侧供给孔30以及氢极侧排出孔31分别被密封部件51包围。外周密封部件50的材质与密封部件51的材质可以相同，也可以不同。
如图2所示，在被用作燃料小室的以往的小室中，需要对氢、氧或者空气等含有氧的气体以及冷却介质的3种流体的流路分别进行密封，因此，它们的空间是独立的。若为了提高取出的氢的压力而如图1左侧所示使氢极的压力上升，则在小室内和小室间产生差压，从而阳极隔离件10变形。如图1右侧所示，存在以下问题，即，由于因阳极隔离件10的变形而拉拽支承框架19，因此支承框架19的密封从电解质膜14剥离，从而导致泄漏的产生。
图3是表示俯视本公开的水电解小室时的一例的平面示意图。在图3中，对于与图2相同的结构，标注相同的编号，并省略其说明。
如图3所示，在本公开的水电解小室的隔离件70中，氧极侧供给孔20和氧极侧排出孔21分别被密封部件51包围。另一方面，氢极侧供给孔30和氢极侧排出孔31分别未被密封部件51包围，阴极流体流路与冷却介质流路的空间相连。
在本公开中，在成为氢极歧管的氢极侧供给孔及氢极侧排出孔、和成为小室间的冷却介质流路的冷却介质歧管的小室间流路供给孔及小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的密封部件，由此，使阴极流体流路与冷却介质流路的空间相连，由此使小室间和小室内氢极为相同压力，由此能够抑制隔离件的变形，从而能够抑制泄漏的产生。
另外，在本公开中，通过使用具有冷却介质的流路的隔离件，能够使冷却介质向小室内流动，能够抑制小室内的发热，并能够使小室、密封部件等的耐久性提高。另外，能够借用以往的燃料小室用的小室作为水电解小室，从而能够实现低成本化。
如以下那样，本公开的水电解小室将供给至阳极(氧极)的水电解，从阳极产生氧，从阴极(氢极)产生氢。
阳极：H2O→2H++1/2O2+2e－
阴极：2H++2e－→H2
本公开的水电解小室也可以层叠多个该水电解小室而成为水电解小室组(以下，存在称为小室堆的情况)。
水电解小室的层叠数并不特别地限定，例如，也可以是2～数百个。
本公开的水电解小室具备隔离件，通常也可以具有电极部、具有包围该电极部的开口部的支承框架、以及夹持该电极部和该支承框架的一对隔离件。
一对隔离件的一方是阳极隔离件，另一方是阴极隔离件。将阳极隔离件和阴极隔离件统称为隔离件。
阳极隔离件与阴极隔离件这两个隔离件夹持电极部和支承框架。
隔离件具有用于使反应水、氧、氢以及冷却介质等流体向水电解小室的层叠方向流通的供给孔和排出孔等成为歧管的孔。作为反应水和冷却介质，能够使用水、纯水、碱水等。
具体而言，在俯视视角中，隔离件在面方向的端部具有氧极侧供给孔、氧极侧排出孔、氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔。
氧极侧供给孔向氧极供给反应水。氧极侧排出孔将通过水电解产生的氧从氧极排出。氢极侧供给孔可以在水电解时未被使用，也可以将冷却介质向氢极供给。氢极侧排出孔将通过水电解产生的氢从氢极排出。小室间流路供给孔向水电解小室组的小室间供给冷却介质。小室间流路排出孔从水电解小室组的小室间排出冷却介质。
隔离件在正反面具有成为流路的槽。
具体而言，隔离件也可以在与气体扩散层接触的面具有反应水、氧、氢等反应流体的流路。另外，隔离件也可以在和与气体扩散层接触的面相反的一侧的面、即在小室间具有用于将水电解小室的温度保持恒定的冷却介质的流路。
阳极隔离件也可以在与阳极侧气体扩散层接触的面具有反应水、氧等阳极流体的流路。另外，阳极隔离件也可以在和与阳极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将水电解小室的温度保持恒定的冷却介质的流路。
阴极隔离件也可以在与阴极侧气体扩散层接触的面具有氢等阴极流体的流路。另外，阴极隔离件也可以在和与阴极侧气体扩散层接触的面相反的一侧的面具有用于将水电解小室的温度保持恒定的冷却介质的流路。
隔离件也可以是不透气的导电性部件等。作为导电性部件，例如，也可以是将热固化树脂、热塑性树脂以及树脂纤维等树脂材料、和碳粉末及碳纤维等碳材料压缩而变得不透气的致密质碳、以及冲压成型的金属(例如，钛和不锈钢等)板等。
隔离件的形状也可以是长方形、横向长6边形、横向长8边形、圆形以及长圆形状等。
在隔离件的俯视视角中，配置有包围氧极侧供给孔的密封部件、和包围氧极侧排出孔的密封部件，在氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的该密封部件。
密封部件也可以是以往公知的垫圈、树脂片等。
水电解小室也可以具备电极部。
电极部依次具有阳极侧气体扩散层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层以及阴极侧气体扩散层，也可以根据需要依次具有阳极侧气体扩散层、阳极侧微孔层、阳极催化剂层、电解质膜、阴极催化剂层、阴极侧微孔层以及阴极侧气体扩散层。
从抑制由氢极与氧极的差压的产生引起的电解质膜的塑性变形的产生的观点出发，电极部也可以具有阳极侧微孔层与阴极侧微孔层中的至少阴极侧微孔层。
阴极(氢极)包括阴极催化剂层和阴极侧气体扩散层，根据需要，在阴极催化剂层与阴极侧气体扩散层之间包括阴极侧微孔层。
阳极(氧极)包括阳极催化剂层和阳极侧气体扩散层，根据需要，在阳极催化剂层与阳极侧气体扩散层之间包括阳极侧微孔层。
对于水电解小室而言，氧极与氢极中的一方的面积可以小于另一方的面积，氧极的面积也可以小于氢极的面积。由此，水电解小室的电极部在面方向的端部具有带台阶的构造。
氧极与氢极中的面积较小的一方的电极的催化剂层、微孔层以及气体扩散层的面积都小于电解质膜即可。只要氧极与氢极中的面积较小的一方的电极的催化剂层、微孔层以及气体扩散层的面积小于电解质膜，各自面积的大小就不特别地限定。
本公开的水电解小室也可以使该水电解小室内的氢极的压力高于氧极的压力。
将阴极催化剂层和阳极催化剂层统称为催化剂层。
催化剂层例如也可以具备促进电化学反应的催化剂金属、具有质子传导性的电解质、和具有电子传导性的载体等。
作为催化剂金属，例如，能够使用铱(Ir)、二氧化铱(IrO2)、钌(Ru)、铂(Pt)、以及由Pt与其他的金属构成的合金(例如混合了钴和镍等的Pt合金)等。对于阳极催化剂层而言，作为催化剂金属，例如，也可以使用Ir、IrO2以及Ru等，对于阴极催化剂层而言，作为催化剂金属，例如，也可以使用Pt和Pt合金等。
作为电解质，也可以是氟类树脂等。作为氟类树脂，例如，也可以使用Nafion溶液等。
上述催化剂金属担载于载体上，在各催化剂层中，担载有催化剂金属的载体(催化剂担载载体)与电解质也可以混合存在。
用于担载催化剂金属的载体例如能够举出一般市面出售的碳等碳材料等。
电解质膜也可以是固体高分子电解质膜。作为固体高分子电解质膜，例如能够举出包含水分的全氟磺酸的薄膜等氟类电解质膜、和烃类电解质膜等。作为电解质膜，例如，也可以是Nafion膜(杜邦公司制)等。
将阴极侧气体扩散层和阳极侧气体扩散层统称为气体扩散层。
气体扩散层也可以是气体透过性、即具有气孔的导电性部件等。
作为导电性部件，例如能够举出碳布及碳纸等碳多孔体、和金属网及发泡金属等金属多孔体等。
将阳极侧微孔层和阴极侧微孔层统称为微孔层。
微孔层也可以是PTFE等疏水性树脂与碳黑等导电性材料的混合物。
微孔层也可以具有1～数百μm的气孔。
支承框架配置于电极部的外周，并且配置于阴极隔离件与阳极隔离件之间。
支承框架也可以具有骨架部、开口部以及孔。
骨架部是与电极部连接的支承框架的主要部分。
开口部是电极部的保持区域，是为了收纳电极部而将骨架部的一部分贯通的区域。开口部在支承框架配置于在电极部的周围(外周部)配置骨架部的位置即可，也可以在支承框架的中央具有。
支承框架的孔使反应水、氧、氢以及冷却介质等流体向水电解小室的层叠方向流通。支承框架的孔也可以以与隔离件的孔连通的方式对位来配置。
支承框架也可以包括框状的芯层、和设置于芯层的两面的框状的两个壳层、即、第1壳层和第2壳层。
第1壳层及第2壳层也可以与芯层相同地呈框状设置于芯层的两面。
芯层只要是具有气体密封性、绝缘性的构造部件即可，也可以由即使在水电解小室的制造工序中的热压时的温度条件下构造也不会变化的材料形成。具体而言，芯层的材料例如也可以是聚乙烯、聚丙烯、PC(聚碳酸酯)、PPS(聚苯硫醚)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PA(聚酰胺)、PI(聚酰亚胺)、PS(聚苯乙烯)、PPE(聚苯醚)、PEEK(聚醚醚酮)、环烯烃、PES(聚醚砜)、PPSU(聚苯砜)、LCP(液晶聚合物)、环氧树脂等树脂等。芯层的材料也可以是EPDM(三元乙丙橡胶)、氟类橡胶、硅系橡胶等橡胶材料。
从确保绝缘性的观点出发，芯层的厚度可以为5μm以上，也可以为20μm以上，从降低水电解小室厚度的观点出发，可以为200μm以下，也可以为150μm以下。
为了将芯层与阳极隔离件及阴极隔离件粘合而确保密封性，第1壳层和第2壳层也可以具有与其他的物质的粘合性较高、在热压时的温度条件下软化、并且粘度和熔点低于芯层的性质。具体而言，第1壳层和第2壳层可以是聚酯系和改性烯烃系等热塑性树脂，也可以是作为改性环氧树脂的热固化性树脂。
构成第1壳层的树脂与构成第2壳层的树脂可以是相同种类的树脂，也可以是不同种类的树脂。通过在芯层的两面设置壳层，支承框架与两个隔离件之间的基于加热冲压的粘合变得容易。
从确保粘合性的观点出发，第1壳层与第2壳层的各个壳层的厚度可以为5μm以上，也可以为30μm以上，从降低水电解小室的厚度的观点出发，可以为100μm以下，也可以为40μm以下。
在支承框架，第1壳层和第2壳层也可以分别仅设置于与阳极隔离件及阴极隔离件粘合的部分。设置于芯层的一个面的第1壳层也可以与阴极隔离件粘合。设置于芯层的另一面的第2壳层也可以与阳极隔离件粘合。而且，支承框架也可以被一对隔离件夹持。
水电解小室组也可以具有供各供给孔连通的入口歧管、和供各排出孔连通的出口歧管等歧管。
入口歧管能够举出氧极入口歧管、氢极入口歧管以及冷却介质入口歧管等。
出口歧管能够举出氧极出口歧管、氢极出口歧管以及冷却介质出口歧管等。
氧极入口歧管和氧极出口歧管统称为氧极歧管。氢极入口歧管和氢极出口歧管统称为氢极歧管。冷却介质入口歧管和冷却介质出口歧管统称为冷却介质歧管。
Claims (2)
1.一种水电解小室，其中，
所述水电解小室具备隔离件，该隔离件在正反面具有成为流路的槽，
在俯视视角中，所述隔离件在面方向的端部具有氧极侧供给孔、氧极侧排出孔、氢极侧供给孔、氢极侧排出孔、小室间流路供给孔以及小室间流路排出孔，
在所述隔离件的俯视视角中，配置有包围所述氧极侧供给孔的密封部件、和包围所述氧极侧排出孔的密封部件，在所述氢极侧供给孔、所述氢极侧排出孔、所述小室间流路供给孔以及所述小室间流路排出孔，未配置包围各个孔的该密封部件。
2.根据权利要求1所述的水电解小室，其中，
所述水电解小室具有电极部、具有包围该电极部的开口部的支承框架、和夹持该电极部和该支承框架的一对所述隔离件。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022-175287 | 2022-11-01 | ||
| JP2022175287A JP2024066053A (ja) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 水電解セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117987844A true CN117987844A (zh) | 2024-05-07 |
Family
ID=90629018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311140213.XA Pending CN117987844A (zh) | 2022-11-01 | 2023-09-05 | 水电解小室 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240141509A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024066053A (zh) |
| CN (1) | CN117987844A (zh) |
| DE (1) | DE102023123315A1 (zh) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6166237B2 (ja) | 2014-09-18 | 2017-07-19 | 本田技研工業株式会社 | 差圧式高圧水電解装置 |
-
2022
- 2022-11-01 JP JP2022175287A patent/JP2024066053A/ja active Pending
-
2023
- 2023-08-30 DE DE102023123315.7A patent/DE102023123315A1/de active Pending
- 2023-09-05 CN CN202311140213.XA patent/CN117987844A/zh active Pending
- 2023-09-06 US US18/462,361 patent/US20240141509A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240141509A1 (en) | 2024-05-02 |
| JP2024066053A (ja) | 2024-05-15 |
| DE102023123315A1 (de) | 2024-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2878028B1 (en) | Arrangement of flow structures for use in high differential pressure electrochemical cells | |
| JP3029419B2 (ja) | 燃料電池用セパレータの製造方法及び燃料電池用セパレータ | |
| CN113675422B (zh) | 燃料电池组 | |
| JP2013258096A (ja) | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法 | |
| CN117987844A (zh) | 水电解小室 | |
| JP2009211977A (ja) | 燃料電池、および、電池ユニット | |
| EP4002526B1 (en) | Fuel cell | |
| US20220367889A1 (en) | Fuel cell | |
| US20240133050A1 (en) | Water electrolysis cell | |
| US20230369613A1 (en) | Fuel cell stack | |
| US20240141521A1 (en) | Water electrolysis cell | |
| US20240175143A1 (en) | Water electrolysis cell stack and method for manufacturing the same | |
| JP2024062492A (ja) | 水電解セル | |
| US20240141522A1 (en) | Water electrolysis system | |
| JP2023135767A (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2023135769A (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2024068890A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2023167064A (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2023144297A (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2023144296A (ja) | 燃料電池スタック | |
| CN115347213A (zh) | 燃料电池 | |
| JP2023135771A (ja) | 燃料電池スタック | |
| CN117174944A (zh) | 燃料电池和制造燃料电池的方法 | |
| JP2023137212A (ja) | 燃料電池スタックの分解方法 | |
| JP2023155940A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |