JP2001011675A - 固体高分子膜水電解装置 - Google Patents

固体高分子膜水電解装置

Info

Publication number
JP2001011675A
JP2001011675A JP11182948A JP18294899A JP2001011675A JP 2001011675 A JP2001011675 A JP 2001011675A JP 11182948 A JP11182948 A JP 11182948A JP 18294899 A JP18294899 A JP 18294899A JP 2001011675 A JP2001011675 A JP 2001011675A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid polymer
polymer membrane
water electrolysis
stack
membrane water
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.)
Withdrawn
Application number
JP11182948A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Takenoshita
和広 竹之下
Hiroshi Kikuchi
洋 菊地
Kenichiro Kosaka
健一郎 小阪
Akihiro Sakanishi
彰博 坂西
Osao Kudome
長生 久留
Toshihiro Tani
俊宏 谷
Katsutoshi Shimizu
克俊 清水
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.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries 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 Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP11182948A priority Critical patent/JP2001011675A/ja
Publication of JP2001011675A publication Critical patent/JP2001011675A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率での電解を可能にすると共にスタック
の軽量化が図れる固体高分子膜水電解装置を提供する。 【解決手段】 水電解用スタック6の電解膜を挾持する
一対のセパレータを金属の薄板をプレス型で波形に成形
して形成し、これらセパレータの波形面にスタック加圧
用の剛性体7Aを当接するようにした固体高分子膜水電
解装置において、前記剛性体7Aを含むスタック6を設
備側に固設された一対の支持板10間に介装すると共
に、少なくとも一方の剛性体7Aと該剛性体7Aに対向
する支持板10との間に、当該剛性体7Aを均一に加圧
し得る、流体圧の給,排により伸縮可能な容器11を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子膜水電
解(SPWE:Solid Polymer Water Electrolysis)装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】固体電解質燃料電池の燃料としての水素
の生成にあたって、固体高分子膜水電解(装置)が用い
られることは良く知られている。この固体高分子膜水電
解の基本構造を図6及び図7に示す。
【0003】これによれば、水素イオン透過性の固体高
分子膜からなる電解膜1がチタン(Ti)焼結体等から
なる陽極側給電板2とステンレス鋼(SUS)焼結体等
からなる陰極側給電板3とに挾持され、これら給電板
2,3の外側に電解する純水が通るための多数の溝4を
有した金属製のセパレータ5が配されてスタック6が形
成される。
【0004】そして、前記スタック6の溝4に純水を流
し、両給電板2,3間に直流電流を印加すると、陽極側
に酸素ガス、陰極側に水素ガスがそれぞれ発生するので
ある。これらガスを含んだ水は図示しない循環水タンク
及びドレンタンクを流れる途中で気水分離され、酸素ガ
ス及び水素ガスは系外にそれぞれ取り出されると共に水
は再び電解に供される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記固体高
分子膜水電解(装置)において、高効率での電解を行う
には、前記セパレータ5と電解膜1とが両給電板2,3
を介して均一に且つ高い面圧で密着して接触抵抗を減ら
す必要がある。
【0006】そのため、従来では、図6及び図7に示す
ように、金属の厚板に多数の溝4を有するセパレータ5
を用いて電解をしていた。ところが、このセパレータ5
は金属の厚板(12mm程度)に切削加工で溝4を形成し
ていたため、材料費・加工費ともに非常に高価であると
いう不具合があった。
【0007】そこで、近年、本発明者等は、図8に示す
ように、金属の薄板をプレス型で波形に成形した低コス
ト型のセパレータ5Aを開発した。
【0008】ところが、この低コスト型のセパレータ5
Aにあっては、セパレータ5A自体の剛性が低く、ま
た、表面の平面度も無いため、セパレータ5A同士を均
一に密着させることが難しい。そこで、図9にも示すよ
うに、セパレータ5Aの両側に分厚い(25mm程度の)
剛性体7を配置してボルト8で締め付けることでセパレ
ータ5A同士を密着させることが試みられていた。
【0009】しかしながら、この方法では、セパレータ
5Aの両側に配される剛性体7の重量が大きくなるた
め、スタック6の重量増大を招来し、設置時やメンテナ
ンス時にクレーンやチェーンブロック等が必要となると
いう問題点があった。また、剛性体7をボルト8締めし
た場合、図9の(b)に示すように、剛性体7の中心部
に浮きが生じてスタック6の各部品を均一に接触させる
ことができないという問題点もあった。
【0010】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
もので、高効率での電解を可能にすると共にスタックの
軽量化が図れる固体高分子膜水電解装置を提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の固体高分子膜水電解装置は、水電解用スタックの
電解膜を挾持する一対のセパレータを金属薄板をプレス
型で波形に成形して形成し、これらセパレータの波形面
にスタック加圧用の押し板を当接するようにした固体高
分子膜水電解装置において、前記押し板を含むスタック
を設備側に固設された一対の支持板間に介装すると共
に、少なくとも一方の押し板と該押し板に対向する支持
板との間に、当該押し板を均一に加圧し得る加圧手段を
設けたことを特徴とする。
【0012】また、前記加圧手段に流体圧が用いられる
ことを特徴とする。
【0013】また、前記加圧手段は流体圧が給,排され
て伸縮する容器であることを特徴とする。
【0014】また、前記流体圧として水電解用の純水が
用いられることを特徴とする。
【0015】また、前記流体圧として水電解で生成され
たガスが用いられることを特徴とする。
【0016】また、前記加圧手段は流体圧が給,排され
て伸縮するリングピストン型流体圧シリンダであること
を特徴とする。
【0017】また、前記加圧手段は圧力等化装置である
ことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体高分子膜
水電解装置を実施例により図面を用いて詳細に説明す
る。
【0019】[第1実施例] [構成]図1は本発明の第1実施例を示す固体高分子膜
水電解装置の概略構成図、図2は同じく要部斜視図であ
る。
【0020】図示のように、設備側に剛性の高い2枚の
支持板10が平行に立設される。これら両支持板10間
に該支持板10より小形のスタック6が押し板としての
一対の剛性体(例えばステンレス鋼板)7Aに挾持され
て縦(純水が流れる上下方向)に配設されると共に、該
一方の剛性体7Aの側方に位置して当該剛性体7Aの略
全面を均一に加圧し得る加圧手段としてのバルーン等の
伸縮可能な容器11が配設される。
【0021】前記スタック6は、図8に示したものと同
様に、イオンの溶出が少ない金属薄板(例えばチタンの
薄板)をプレス型で波形に成形した一対の低コスト型の
セパレータ5A間に、水素イオン透過性の固体高分子膜
からなる電解膜1がチタン焼結体等からなる陽極側給電
板2とステンレス鋼焼結体等からなる陰極側給電板3と
に挾持されて成るものである(図8参照)。
【0022】そして、前記スタック6の溝4(図8参
照)には、循環水タンク12からの純水がポンプ13に
よりバルブ14を介して所定圧力P2 で供給され、電解
に供されるようになっている。この循環水タンク12に
は、所定圧力P1 の純水が純水供給タンク15からバル
ブ16を介して所定時期に補充される。
【0023】また、前記純水供給タンク15からは、前
記容器11に図示しないポンプ及びバルブ17により所
定圧力P1 (運転時にはP1 >P2 となる)の純水が供
給されるようになっている。
【0024】[作用・効果]このように構成されるた
め、前記スタック6の溝4に循環水タンク12から純水
を流し、両給電板2,3間に直流電流を印加すると、陽
極側に酸素ガス、陰極側に水素ガスがそれぞれ発生する
のは前述した図6及び図7と同様である。尚、図1で
は、純水の供給系が1系統しか図示されていないが、実
際は、陽極側純水供給系と陰極側純水供給系の2系統が
有るのは言うまでもない。
【0025】そして、本実施例では、この際、前記容器
11に純水供給タンク15から所定圧力P1 (P1 >P
2 )の純水が供給されて膨らみ、一対の剛性体7Aに挾
持されたスタック6を圧迫することになる。
【0026】この時、流体による圧迫であるため、剛性
体7Aを介して低コスト型のセパレータ5A全体に圧力
がかかり、セパレータ5Aと電解膜1とが両給電板2,
3を介して均一に接触される。
【0027】この結果、セパレータ5Aと電解膜1等各
部品間の接触抵抗が減少して高効率での電解が行われ
る。一方、セパレータ5Aの外側に必要であった剛性体
7Aを薄肉化して剛性を低下させることが可能となり、
スタック6の軽量化が図れる。
【0028】また、本実施例では、電解に使われる水を
分岐して、その一部を伸縮可能な容器11に送り込むた
め、水源の有効利用が図れると共に配管等の装置も簡略
化できる。
【0029】尚、前記容器11へは、電解に使われる水
の代わりに、電解により生成されたガス(酸素・水素)
を供給してスタック6を加圧し、生成ガスの有効利用を
図るようにしても良い。
【0030】[第2実施例] [構成]図3は本発明の第2実施例を示す固体高分子膜
水電解装置の要部斜視図である。
【0031】本実施例は、加圧手段として、第1実施例
の容器11に代えて、一個又は複数個(図示例では一
個)のリングピストン型流体圧シリンダ20を用いてス
タック6の剛性体7Aの全面を均一に加圧し得るように
した例である。
【0032】この実施例においても、第1実施例と同様
の作用・効果が得られる。
【0033】[第3実施例] [構成]図4は本発明の第3実施例を示す固体高分子膜
水電解装置の要部斜視図である。
【0034】本実施例は、加圧手段として、第1実施例
の容器11に代えて、複数段(図示例では3段)からな
る押圧体21a,21b,21cをトーナメント式にピ
ン結合し、最後の一個の押圧体21aの中心部をプレス
等で押圧するようにした圧力等化装置(エコライザー)
21を縦又は横に複数個(図示例では縦に四個)用いて
スタック6の剛性体7Aの全面を均一に加圧し得るよう
にした例である。
【0035】この実施例においても、第1実施例と同様
の作用・効果が得られる。
【0036】[第4実施例] [構成]図5は本発明の第4実施例を示すスタックの断
面図である。
【0037】本実施例は、電解膜1及び両給電板2,3
をセパレータ5Aを介して電流の流れ方向に直列に積み
重ねて積層型のスタック6を形成した例である。
【0038】この実施例においても、第1実施例と同様
の作用・効果が得られると共に、生成ガス量の増大が図
れる。
【0039】尚、本発明は上記各実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である
ことはいうまでもない。
【0040】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請
求項1に係る固体高分子膜水電解装置は、水電解用スタ
ックの電解膜を挾持する一対のセパレータを金属薄板を
プレス型で波形に成形して形成し、これらセパレータの
波形面にスタック加圧用の押し板を当接するようにした
固体高分子膜水電解装置において、前記押し板を含むス
タックを設備側に固設された一対の支持板間に介装する
と共に、少なくとも一方の押し板と該押し板に対向する
支持板との間に、当該押し板を均一に加圧し得る加圧手
段を設けたことを特徴とするので、セパレータ全体に圧
力がかかりそれぞれの部品を強く、均一に接触させられ
高効率での電解を可能にすると共に、押し板の剛性を低
下させることが可能でスタックの軽量化が図れる。
【0041】本発明の請求項2に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記加圧手段に流体圧が用いられることを特
徴とするので、請求項1と同様の作用・効果が得られ
る。
【0042】本発明の請求項3に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記加圧手段は流体圧が給,排されて伸縮す
る容器であることを特徴とするので、請求項1と同様の
作用・効果が得られると共に、流体による直接的な圧迫
となるため、セパレータ全体に圧力がより良くかかると
いう利点がある。
【0043】本発明の請求項4に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記流体圧として水電解用の純水が用いられ
ることを特徴とするので、請求項3と同様の作用・効果
が得られると共に、水源の有効利用と配管等装置の簡略
化が図れるという利点がある。
【0044】本発明の請求項5に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記流体圧として水電解で生成されたガスが
用いられることを特徴とするので、請求項3と同様の作
用・効果が得られると共に、生成ガスの有効利用が図れ
るという利点がある。
【0045】本発明の請求項6に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記加圧手段は流体圧が給,排されて伸縮す
るリングピストン型流体圧シリンダであることを特徴と
するので、請求項1と同様の作用・効果が得られる。
【0046】本発明の請求項7に係る固体高分子膜水電
解装置は、前記加圧手段は圧力等化装置であることを特
徴とするので、請求項1と同様の作用・効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す固体高分子膜水電解
装置の概略構成図である。
【図2】同じく要部斜視図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す固体高分子膜水電解
装置の要部斜視図である。
【図4】本発明の第3実施例を示す固体高分子膜水電解
装置の要部斜視図である。
【図5】本発明の第4実施例を示すスタックの断面図で
ある。
【図6】従来の固体高分子膜水電解の基本構造を示すス
タックの断面図である。
【図7】同じくスタックの斜視図である。
【図8】低コスト型のセパレータを用いたスタックの断
面図である。
【図9】低コスト型のセパレータを用いたスタックの不
具合を示す説明図である。
【符号の説明】
1 電解膜 2 陽極側給電板 3 陰極側給電板 4 溝 5 セパレータ 5A 低コスト型のセパレータ 6 スタック 7 剛性体 7A 薄肉の剛性体 8 ボルト 10 支持板 11 容器 12 循環水タンク 13 ポンプ 14 バルブ 15 純水供給タンク 16 バルブ 17 バルブ 20 リングピストン型流体圧シリンダ 21a,21b,21c 押圧体 21 圧力等化装置(エコライザー)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小阪 健一郎 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 坂西 彰博 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 久留 長生 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 谷 俊宏 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 清水 克俊 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 Fターム(参考) 4K021 AA01 BA02 BC03 BC09 CA01 CA15 DB05 DB12 DB31 DB47 DB53

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水電解用スタックの電解膜を挾持する一
    対のセパレータを金属薄板をプレス型で波形に成形して
    形成し、これらセパレータの波形面にスタック加圧用の
    押し板を当接するようにした固体高分子膜水電解装置に
    おいて、前記押し板を含むスタックを設備側に固設され
    た一対の支持板間に介装すると共に、少なくとも一方の
    押し板と該押し板に対向する支持板との間に、当該押し
    板を均一に加圧し得る加圧手段を設けたことを特徴とす
    る固体高分子膜水電解装置。
  2. 【請求項2】 前記加圧手段に流体圧が用いられること
    を特徴とする請求項1記載の固体高分子膜水電解装置。
  3. 【請求項3】 前記加圧手段は流体圧が給,排されて伸
    縮する容器であることを特徴とする請求項2記載の固体
    高分子膜水電解装置。
  4. 【請求項4】 前記流体圧として水電解用の純水が用い
    られることを特徴とする請求項3記載の固体高分子膜水
    電解装置。
  5. 【請求項5】 前記流体圧として水電解で生成されたガ
    スが用いられることを特徴とする請求項3記載の固体高
    分子膜水電解装置。
  6. 【請求項6】 前記加圧手段は流体圧が給,排されて伸
    縮するリングピストン型流体圧シリンダであることを特
    徴とする請求項2記載の固体高分子膜水電解装置。
  7. 【請求項7】 前記加圧手段は圧力等化装置であること
    を特徴とする請求項1記載の固体高分子膜水電解装置。
JP11182948A 1999-06-29 1999-06-29 固体高分子膜水電解装置 Withdrawn JP2001011675A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11182948A JP2001011675A (ja) 1999-06-29 1999-06-29 固体高分子膜水電解装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11182948A JP2001011675A (ja) 1999-06-29 1999-06-29 固体高分子膜水電解装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001011675A true JP2001011675A (ja) 2001-01-16

Family

ID=16127166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11182948A Withdrawn JP2001011675A (ja) 1999-06-29 1999-06-29 固体高分子膜水電解装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001011675A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104120441A (zh) * 2014-07-11 2014-10-29 包秀敏 水解制氢双膜气体平衡装置
CN108385126A (zh) * 2018-05-24 2018-08-10 张维国 一种半开敞膜式电解槽

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104120441A (zh) * 2014-07-11 2014-10-29 包秀敏 水解制氢双膜气体平衡装置
CN108385126A (zh) * 2018-05-24 2018-08-10 张维国 一种半开敞膜式电解槽

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5603928B2 (ja) 電気化学装置
JP5349360B2 (ja) 水電解装置の運転停止方法
JP5628105B2 (ja) 燃料電池スタック
JP5192004B2 (ja) 水電解システムの停止方法
JP5180948B2 (ja) 燃料電池スタック
JP2011149074A (ja) 水電解システムの運転方法
JP7090050B2 (ja) 水電解システム及びその制御方法
US4332661A (en) Cells having gasket lubricating means
JP4856770B2 (ja) 水電解装置
JP5341547B2 (ja) 水電解システム
JP5490654B2 (ja) 高圧水電解装置の運転停止方法
JP2019008867A (ja) 燃料電池スタックの製造方法及び製造装置
US4368109A (en) Electrolytic cell with inter-electrode spacer means
JP2001011675A (ja) 固体高分子膜水電解装置
JP5281342B2 (ja) 固体高分子形水電解装置およびその組立方法
JP2011021212A (ja) 水電解システム
JP2015018793A (ja) 燃料電池システム
JP5421860B2 (ja) 水電解装置の運転停止方法
CA3239471A1 (en) An alkaline electrolyzer arrangement
JP5653278B2 (ja) 水電解システムの運転停止方法
CN215481316U (zh) 一种液压增压式密封电化学电池
JP4124666B2 (ja) 燃料電池スタックの組立方法
JP5421876B2 (ja) 水電解システム及びその脱圧方法
JPH08260177A (ja) 固体高分子電解質膜を用いる水の電気分解槽
JP2009129584A (ja) 燃料電池スタックの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060905