JP2010189709A - Electrolysis equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the damage of an electrolyte membrane as much as possible with a simple structure. <P>SOLUTION: As for a unit cell 12 constituting the water electrolysis equipment 10, an electrolyte membrane-electrode structure 32 is held by an anode side separator 34 and a cathode side separator 36. A protective sheet member 44 where many through-holes 44a are formed is interposed between the anode side feed conductor 40 and a solid polymer electrolyte membrane 38. A first tapered shape part 45a tapered to increase the diameter toward the solid polymer electrolyte membrane 38 and a second tapered shape part 45b tapered to increase the diameter toward the anode side feed conductor 40, are provided on both sides of the through-holes 44a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体にセパレータが積層される電解装置に関する。   The present invention relates to an electrolytic device in which a power feeding body is provided on both sides of an electrolyte membrane, and a separator is stacked on the power feeding body.

例えば、固体高分子型燃料電池は、アノード側電極に燃料ガス(主に水素を含有するガス、例えば、水素ガス)が供給される一方、カソード側電極に酸化剤ガス(主に酸素を含有するガス、例えば、空気)が供給されることにより、直流の電気エネルギを得ている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, a fuel gas (a gas containing mainly hydrogen, such as hydrogen gas) is supplied to the anode side electrode, while an oxidant gas (mainly containing oxygen) is supplied to the cathode side electrode. By supplying a gas (for example, air), direct current electric energy is obtained.

一般的に、燃料ガスである水素ガスを製造するために、水電解装置が採用されている。この水電解装置は、水を分解して水素(及び酸素)を発生させるため、固体高分子電解質膜(イオン交換膜)を用いている。固体高分子電解質膜の両面には、電極触媒層が設けられて電解質膜・電極構造体が構成されるとともに、前記電解質膜・電極構造体の両側には、給電体を配設してユニットが構成されている。すなわち、ユニットは、実質的には、上記の燃料電池と同様に構成されている。   In general, a water electrolysis apparatus is employed to produce hydrogen gas that is a fuel gas. This water electrolysis apparatus uses a solid polymer electrolyte membrane (ion exchange membrane) in order to decompose water and generate hydrogen (and oxygen). Electrode catalyst layers are provided on both sides of the solid polymer electrolyte membrane to form an electrolyte membrane / electrode structure, and a power feeder is provided on both sides of the electrolyte membrane / electrode structure. It is configured. That is, the unit is configured substantially in the same manner as the above fuel cell.

そこで、複数のユニットが積層された状態で、積層方向両端に電圧が付与されるとともに、アノード側給電体に水が供給される。このため、電解質膜・電極構造体のアノード側では、水が分解されて水素イオン(プロトン)が生成され、この水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード側に移動し、電子と結合して水素が製造される。一方、アノード側では、水素と共に生成された酸素が、余剰の水を伴ってユニットから排出される。   Therefore, in a state where a plurality of units are stacked, a voltage is applied to both ends in the stacking direction, and water is supplied to the anode-side power feeding body. For this reason, water is decomposed and hydrogen ions (protons) are generated on the anode side of the electrolyte membrane / electrode structure, and the hydrogen ions permeate the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode side to bond with electrons. Thus, hydrogen is produced. On the other hand, on the anode side, oxygen produced together with hydrogen is discharged from the unit with excess water.

この種の設備として、例えば、特許文献1に開示されている給電体が知られている。この特許文献1では、図15に示すように、粉末焼結部1と繊維焼結部2とを一体に結合することにより、二重構造給電体3が構成されている。   As this type of equipment, for example, a power feeder disclosed in Patent Document 1 is known. In this patent document 1, as shown in FIG. 15, the double structure electric power feeding body 3 is comprised by couple | bonding the powder sintering part 1 and the fiber sintering part 2 integrally.

粉末焼結部1は、チタン粉末が焼結されて形成される一方、繊維焼結部2は、チタン繊維シートが焼結されて形成されている。二重構造給電体3は、水素酸素発生装置の電解セルにおいて、固体電解質膜4に粉末焼結部1が圧接された状態で使用されている。   The powder sintered part 1 is formed by sintering titanium powder, while the fiber sintered part 2 is formed by sintering a titanium fiber sheet. The double structure power feeder 3 is used in a state where the powder sintered portion 1 is in pressure contact with the solid electrolyte membrane 4 in the electrolytic cell of the hydrogen oxygen generator.

特開2001−279481号公報JP 2001-279482 A

しかしながら、上記の特許文献1では、粉末焼結部1がチタン粉末を焼結させて形成されるため、前記粉末焼結部1は、粒子の凝集状態により開口にばらつきが生じ易く、開口径の分布が広範囲になってしまう。このため、二重構造給電体3を、特に、高圧水素を発生させる高圧水電解装置に適用すると、アノード側とカソード側との差圧によって固体電解質膜4が粉末焼結部1に圧接する際、前記固体電解質膜4に損傷等のダメージが生じるという問題がある。   However, in Patent Document 1 described above, since the powder sintered portion 1 is formed by sintering titanium powder, the powder sintered portion 1 is likely to have variations in opening due to the aggregation state of the particles, and the diameter of the opening is small. The distribution becomes wide. For this reason, when the double structure power supply 3 is applied to a high pressure water electrolysis apparatus that generates high pressure hydrogen, when the solid electrolyte membrane 4 is brought into pressure contact with the powder sintered portion 1 due to a differential pressure between the anode side and the cathode side. There is a problem that damage such as damage occurs in the solid electrolyte membrane 4.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、電解質膜の損傷を可及的に阻止することが可能な電解装置を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and an object thereof is to provide an electrolysis apparatus capable of preventing damage to an electrolyte membrane as much as possible with a simple configuration.

本発明は、電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体にセパレータが積層される電解装置に関するものである。この電解装置は、電解質膜と給電体との間には、多数の貫通孔が形成された保護シート部材が介装されるとともに、前記貫通孔の両端には、前記電解質膜に向かって拡径する第1テーパ形状部と、前記給電体に向かって拡径する第2テーパ形状部とが設けられている。   The present invention relates to an electrolytic apparatus in which a power feeding body is provided on both sides of an electrolyte membrane, and a separator is stacked on the power feeding body. In this electrolysis apparatus, a protective sheet member having a large number of through holes is interposed between the electrolyte membrane and the power feeding body, and the diameter of the through holes is increased toward the electrolyte membrane at both ends. And a second tapered portion that expands toward the power feeding body.

また、給電体は、水が供給されるアノード側給電体と、前記水の電気分解により常圧よりも高圧な水素が得られるカソード側給電体とを備え、保護シート部材は、電解質膜と前記アノード側給電体との間に介装されることが好ましい。   Further, the power supply body includes an anode-side power supply body to which water is supplied, and a cathode-side power supply body from which hydrogen higher than normal pressure is obtained by electrolysis of the water, and the protective sheet member includes the electrolyte membrane and the above-described It is preferable to interpose between the anode-side power feeder.

さらに、本発明に係る電解装置は、給電体には、多数の貫通孔が形成されるとともに、前記貫通孔の両端には、電解質膜に向かって拡径する第1テーパ形状部と、前記電解質膜から離間する方向に向かって拡径する第2テーパ形状部とが設けられている。   Furthermore, in the electrolysis apparatus according to the present invention, a plurality of through holes are formed in the power supply body, and at both ends of the through holes, a first tapered portion that expands toward the electrolyte membrane, and the electrolyte And a second taper-shaped portion that increases in diameter in a direction away from the film.

さらにまた、給電体は、水が供給されるアノード側給電体と、前記水の電気分解により常圧よりも高圧な水素が得られるカソード側給電体とを備え、前記アノード側給電体に、貫通孔が形成されることが好ましい。   Furthermore, the power supply body includes an anode-side power supply body to which water is supplied and a cathode-side power supply body that can obtain hydrogen having a pressure higher than normal pressure by electrolysis of the water. Preferably, holes are formed.

また、アノード側給電体には、貫通孔に連通し且つ水を流通させる流路が一体に形成されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the anode-side power supply body is integrally formed with a flow path that communicates with the through hole and allows water to flow therethrough.

本発明によれば、電解質膜と給電体との間に介装される保護シート部材、又は前記給電体に複数の貫通孔が設けられており、前記貫通孔は、開口径の制御が容易に行われる。   According to the present invention, the protective sheet member interposed between the electrolyte membrane and the power feeding body, or the power feeding body is provided with a plurality of through holes, and the opening diameter of the through holes can be easily controlled. Done.

さらに、貫通孔の一端には、電解質膜に向かって拡径する第1テーパ形状部が設けられているため、前記貫通孔内での前記電解質膜のせん断及び伸びが良好に抑制される。これにより、簡単な構成で、電解質膜が損傷することを可及的に阻止することができる。   Furthermore, since the 1st taper-shaped part which diameter-expands toward an electrolyte membrane is provided in the end of the through-hole, the shearing and elongation of the said electrolyte membrane within the said through-hole are suppressed favorably. Thereby, it is possible to prevent the electrolyte membrane from being damaged as much as possible with a simple configuration.

しかも、貫通孔の他端には、給電体に向かって又は電解質膜から離間する方向に向かって拡径する第2テーパ形状部が設けられている。このため、貫通孔内に水が円滑に導入され、電解質膜に対して前記水を良好に供給するとともに、発生ガスの離脱が容易に遂行可能になる。これにより、簡単な構成で、水供給性及びガス離脱性の向上を図ることができる。   In addition, the other end of the through hole is provided with a second tapered portion that expands in diameter toward the power supply body or in a direction away from the electrolyte membrane. For this reason, water is smoothly introduced into the through hole, the water is satisfactorily supplied to the electrolyte membrane, and the generated gas can be easily detached. Thereby, it is possible to improve the water supply property and the gas detachability with a simple configuration.

本発明の第1の実施形態に係る水電解装置の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of a water electrolysis device concerning a 1st embodiment of the present invention. 前記水電解装置の一部断面側面図である。It is a partial cross section side view of the water electrolysis device. 前記水電解装置を構成する単位セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the unit cell which comprises the said water electrolysis apparatus. 前記単位セルの断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the said unit cell. 前記単位セルの要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing of the said unit cell. 本発明の第2の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing of the unit cell which comprises the water electrolysis apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing of the unit cell which comprises the water electrolysis apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの要部拡大断面説明図である。It is principal part expanded sectional explanatory drawing of the unit cell which comprises the water electrolysis apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの断面説明図である。It is a section explanatory view of a unit cell which constitutes a water electrolysis device concerning a 5th embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの断面説明図である。It is a section explanatory view of a unit cell which constitutes a water electrolysis device concerning a 6th embodiment of the present invention. 本発明の第7の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セルの断面説明図である。It is a section explanatory view of a unit cell which constitutes a water electrolysis device concerning a 7th embodiment of the present invention. 前記単位セルを構成するアノード側給電流路部材の斜視説明図である。It is a perspective explanatory view of an anode side power supply channel member which constitutes the unit cell. 前記アノード側給電流路部材の、図12中、XIII−XIII線断面図である。It is the XIII-XIII sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第8の実施形態に係る水電解装置を構成するアノード側給電流路部材の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the anode side electric power feeding flow path member which comprises the water electrolysis apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 特許文献1に開示されている給電体の説明図である。It is explanatory drawing of the electric power feeder currently disclosed by patent document 1. FIG.

図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る水電解装置10は、高圧水素製造装置を構成しており、複数の単位セル12が水平方向(矢印A方向)又は鉛直方向(矢印B方向)に積層された積層体14を備える。積層体14の積層方向一端には、ターミナルプレート16a、絶縁プレート18a及びエンドプレート20aが、順次、配設される。積層体14の積層方向他端には、同様にターミナルプレート16b、絶縁プレート18b及びエンドプレート20bが、順次、配設される。   As shown in FIG.1 and FIG.2, the water electrolysis apparatus 10 which concerns on the 1st Embodiment of this invention comprises the high voltage | pressure hydrogen production apparatus, and the several unit cell 12 is horizontal (arrow A direction) or A stacked body 14 is stacked in the vertical direction (the direction of arrow B). At one end in the stacking direction of the stacked body 14, a terminal plate 16a, an insulating plate 18a, and an end plate 20a are sequentially disposed. Similarly, a terminal plate 16b, an insulating plate 18b, and an end plate 20b are sequentially disposed at the other end of the stacked body 14 in the stacking direction.

水電解装置10は、例えば、矢印A方向に延在する複数のタイロッド22を介して円盤形状のエンドプレート20a、20b間を一体的に締め付け保持する。なお、水電解装置10は、エンドプレート20a、20bを端板として含む箱状ケーシング(図示せず)により一体的に保持される構成を採用してもよい。また、水電解装置10は、全体として略円柱体形状を有しているが、立方体形状等の種々の形状に設定可能である。   The water electrolysis apparatus 10 integrally clamps and holds the disk-shaped end plates 20a and 20b via a plurality of tie rods 22 extending in the direction of arrow A, for example. The water electrolysis apparatus 10 may employ a configuration in which the water electrolysis apparatus 10 is integrally held by a box-like casing (not shown) including the end plates 20a and 20b as end plates. Moreover, although the water electrolysis apparatus 10 has a substantially cylindrical shape as a whole, it can be set in various shapes such as a cubic shape.

図1に示すように、ターミナルプレート16a、16bの側部には、端子部24a、24bが外方に突出して設けられる。端子部24a、24bは、配線26a、26bを介して電源28に電気的に接続される。陽極(アノード)側である端子部24aは、電源28のプラス極に接続される一方、陰極(カソード)側である端子部24bは、前記電源28のマイナス極に接続される。   As shown in FIG. 1, terminal portions 24a and 24b are provided on the side portions of the terminal plates 16a and 16b so as to protrude outward. The terminal portions 24a and 24b are electrically connected to the power source 28 via the wirings 26a and 26b. The terminal part 24 a on the anode (anode) side is connected to the positive pole of the power supply 28, while the terminal part 24 b on the cathode (cathode) side is connected to the negative pole of the power supply 28.

図2〜図4に示すように、単位セル12は、円盤状の電解質膜・電極構造体32と、この電解質膜・電極構造体32を挟持するアノード側セパレータ34及びカソード側セパレータ36とを備える。アノード側セパレータ34及びカソード側セパレータ36は、円盤状を有するとともに、例えば、カーボン部材等で構成され、又は、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して、あるいは切削加工した後に防食用の表面処理を施して構成される。   As shown in FIGS. 2 to 4, the unit cell 12 includes a disc-shaped electrolyte membrane / electrode structure 32, and an anode separator 34 and a cathode separator 36 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 32. . The anode-side separator 34 and the cathode-side separator 36 have a disk shape, and are made of, for example, a carbon member or the like, or are used for corrosion protection on a steel plate, a stainless steel plate, a titanium plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal surface thereof. The metal plate that has been subjected to the above surface treatment is press-molded or cut and subjected to a corrosion-resistant surface treatment.

電解質膜・電極構造体32は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜38と、前記固体高分子電解質膜38の両側に配設されるアノード側給電体40及びカソード側給電体42とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 32 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 38 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and anode-side power feeders 40 disposed on both sides of the solid polymer electrolyte membrane 38. And a cathode-side power feeder 42.

固体高分子電解質膜38の両面には、アノード電極触媒層40a及びカソード電極触媒層42aが形成される。アノード電極触媒層40aは、例えば、Ru(ルテニウム)系触媒を使用する一方、カソード電極触媒層42aは、例えば、白金触媒を使用する。   An anode electrode catalyst layer 40a and a cathode electrode catalyst layer 42a are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 38. The anode electrode catalyst layer 40a uses, for example, a Ru (ruthenium) -based catalyst, while the cathode electrode catalyst layer 42a uses, for example, a platinum catalyst.

アノード側給電体40及びカソード側給電体42は、例えば、球状アトマイズチタン粉末の焼結体(多孔質導電体)により構成される。アノード側給電体40及びカソード側給電体42は、研削加工後にエッチング処理される平滑表面部を設けるとともに、空隙率が10%〜50%、より好ましくは、20%〜40%の範囲内に設定される。   The anode-side power supply body 40 and the cathode-side power supply body 42 are made of, for example, a sintered body (porous conductor) of spherical atomized titanium powder. The anode-side power supply body 40 and the cathode-side power supply body 42 are provided with a smooth surface portion that is etched after grinding, and the porosity is set within a range of 10% to 50%, more preferably 20% to 40%. Is done.

図3及び図4に示すように、固体高分子電解質膜38とアノード側給電体40との間には、多数の貫通孔44aが形成された保護シート部材44が介装される。この保護シート部材44は、例えば、チタンシートで構成され、厚さが、例えば、20μm〜500μmの範囲内に設定される。チタンシートの表面粗さとしては、6.3μm以下、好ましくは、3.2μm以下に設定される。このチタンシートは、好ましくは、冷間圧延により成形される。   As shown in FIGS. 3 and 4, a protective sheet member 44 in which a large number of through holes 44 a are formed is interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side power feeder 40. The protective sheet member 44 is made of, for example, a titanium sheet, and the thickness is set within a range of 20 μm to 500 μm, for example. The surface roughness of the titanium sheet is set to 6.3 μm or less, preferably 3.2 μm or less. This titanium sheet is preferably formed by cold rolling.

貫通孔44aは、この貫通孔44aの分布幅がアノード側給電体40の孔部の分布幅よりも小さく設定される。貫通孔44aの一端には、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部45aが設けられる一方、前記貫通孔44aの他端には、アノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部45bが設けられる。なお、貫通孔44aは、円形に限定されるものではなく、固体高分子電解質膜38にダメージを与えない形状であればよく、例えば、楕円形の他、鋭利な突起形状がなければ、種々の形状に設定可能である。   The through hole 44 a is set such that the distribution width of the through hole 44 a is smaller than the distribution width of the hole portion of the anode power feeding body 40. One end of the through-hole 44a is provided with a first tapered portion 45a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38, while the other end of the through-hole 44a expands toward the anode-side power feeding body 40. A second taper-shaped portion 45b having a diameter is provided. The through hole 44a is not limited to a circular shape, and may be any shape as long as it does not damage the solid polymer electrolyte membrane 38. The shape can be set.

図5に示すように、第1テーパ形状部45aのテーパ角度θは、5°<θ<85°の範囲、より好ましくは、30°<θ<60°の範囲内に設定される。第1テーパ形状部45aの深さL及び貫通孔44aの内径Dは、固体高分子電解質膜38に損傷を与えることがない寸法に設定される。貫通孔44aは、種々の製法により形成可能であり、例えば、エッチングの他、両側からのマイクロドリル、電子ビーム、レーザー又は切削等の加工を採用することができる。   As shown in FIG. 5, the taper angle θ of the first tapered portion 45a is set in the range of 5 ° <θ <85 °, more preferably in the range of 30 ° <θ <60 °. The depth L of the first tapered portion 45a and the inner diameter D of the through hole 44a are set to dimensions that do not damage the solid polymer electrolyte membrane 38. The through-hole 44a can be formed by various manufacturing methods. For example, in addition to etching, processing such as micro drilling, electron beam, laser, or cutting from both sides can be employed.

図3に示すように、単位セル12の外周縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、水(純水)を供給するための水供給連通孔46と、反応により生成された酸素及び使用済みの水を排出するための排出連通孔48と、反応により生成された水素を流すための水素連通孔50とが設けられる。   As shown in FIG. 3, the outer peripheral edge of the unit cell 12 communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction, and a water supply communication hole 46 for supplying water (pure water) and produced by reaction. A discharge communication hole 48 for discharging the generated oxygen and used water and a hydrogen communication hole 50 for flowing hydrogen generated by the reaction are provided.

アノード側セパレータ34の電解質膜・電極構造体32に向かう面34aには、水供給連通孔46に連通する供給通路52aと、排出連通孔48に連通する排出通路52bとが設けられる。面34aには、供給通路52a及び排出通路52bに連通する第1流路54が設けられる。この第1流路54は、アノード側給電体40の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される(図2及び図4参照)。   A surface 34 a of the anode separator 34 facing the electrolyte membrane / electrode structure 32 is provided with a supply passage 52 a communicating with the water supply communication hole 46 and a discharge passage 52 b communicating with the discharge communication hole 48. A first flow path 54 communicating with the supply passage 52a and the discharge passage 52b is provided on the surface 34a. The first flow path 54 is provided in a range corresponding to the surface area of the anode-side power feeding body 40, and includes a plurality of flow path grooves, a plurality of embosses, and the like (see FIGS. 2 and 4).

図3に示すように、カソード側セパレータ36の電解質膜・電極構造体32に向かう面36aには、水素連通孔50に連通する排出通路56が設けられる。面36aには、排出通路56に連通する第2流路58が形成される。この第2流路58は、カソード側給電体42の表面積に対応する範囲内に設けられるとともに、複数の流路溝や複数のエンボス等で構成される(図2及び図4参照)。   As shown in FIG. 3, a discharge passage 56 that communicates with the hydrogen communication hole 50 is provided on the surface 36 a of the cathode separator 36 that faces the electrolyte membrane / electrode structure 32. A second flow path 58 communicating with the discharge passage 56 is formed on the surface 36a. The second flow path 58 is provided within a range corresponding to the surface area of the cathode-side power feeding body 42, and includes a plurality of flow path grooves, a plurality of embosses, and the like (see FIGS. 2 and 4).

アノード側セパレータ34及びカソード側セパレータ36の外周端部を周回して、シール部材60a、60bが一体化される。このシール部材60a、60bには、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。   The seal members 60a and 60b are integrated with each other around the outer peripheral ends of the anode side separator 34 and the cathode side separator 36. The seal members 60a and 60b include, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene, acrylic rubber, or other seal materials, cushion materials, or packing materials. Used.

図1及び図2に示すように、エンドプレート20aには、水供給連通孔46、排出連通孔48及び水素連通孔50に連通する配管62a、62b及び62cが接続される。配管62cには、図示しないが、背圧弁(又は電磁弁)が設けられており、水素連通孔50に生成される水素の圧力を高圧に維持することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, pipes 62a, 62b and 62c communicating with the water supply communication hole 46, the discharge communication hole 48 and the hydrogen communication hole 50 are connected to the end plate 20a. Although not shown, the pipe 62c is provided with a back pressure valve (or electromagnetic valve), and the pressure of hydrogen generated in the hydrogen communication hole 50 can be maintained at a high pressure.

このように構成される水電解装置10の動作について、以下に説明する。   The operation of the water electrolysis apparatus 10 configured as described above will be described below.

図1に示すように、配管62aから水電解装置10の水供給連通孔46に水が供給されるとともに、ターミナルプレート16a、16bの端子部24a、24bに電気的に接続されている電源28を介して電圧が付与される。このため、図3に示すように、各単位セル12では、水供給連通孔46からアノード側セパレータ34の第1流路54に水が供給され、この水がアノード側給電体40内に沿って移動する。   As shown in FIG. 1, water is supplied from a pipe 62a to the water supply communication hole 46 of the water electrolysis apparatus 10, and a power supply 28 electrically connected to the terminal portions 24a and 24b of the terminal plates 16a and 16b is connected. A voltage is applied via For this reason, as shown in FIG. 3, in each unit cell 12, water is supplied from the water supply communication hole 46 to the first flow path 54 of the anode separator 34, and this water flows along the anode power supply body 40. Moving.

従って、水は、アノード電極触媒層40aで電気により分解され、水素イオン、電子及び酸素が生成される。この陽極反応により生成された水素イオンは、固体高分子電解質膜38を透過してカソード電極触媒層42a側に移動し、電子と結合して水素が得られる。   Accordingly, water is decomposed by electricity in the anode electrode catalyst layer 40a, and hydrogen ions, electrons, and oxygen are generated. Hydrogen ions generated by this anodic reaction permeate the solid polymer electrolyte membrane 38 and move to the cathode electrode catalyst layer 42a side, and combine with electrons to obtain hydrogen.

このため、カソード側セパレータ36とカソード側給電体42との間に形成される第2流路58に沿って水素が流動する。この水素は、水供給連通孔46よりも高圧に維持されており、水素連通孔50を流れて水電解装置10の外部に取り出し可能となる。一方、第1流路54には、反応により生成した酸素と、使用済みの水とが流動しており、これらが排出連通孔48に沿って水電解装置10の外部に排出される。なお、第2流路58は、第1流路54よりも圧力が高い。   For this reason, hydrogen flows along the second flow path 58 formed between the cathode side separator 36 and the cathode side power supply body 42. This hydrogen is maintained at a higher pressure than the water supply communication hole 46, and can flow out of the water electrolysis apparatus 10 through the hydrogen communication hole 50. On the other hand, oxygen generated by the reaction and used water flow in the first flow path 54, and these are discharged to the outside of the water electrolysis apparatus 10 along the discharge communication hole 48. The second channel 58 has a higher pressure than the first channel 54.

この場合、第1の実施形態では、図4に示すように、固体高分子電解質膜38とアノード側給電体40との間に、複数の貫通孔44aを設けた保護シート部材44が介装されている。このため、高圧水素ガスが生成される第2流路58と、水及び酸素が流通する常圧の第1流路54との圧力差によって、固体高分子電解質膜38がアノード側給電体40に向かって押圧される際、この固体高分子電解質膜38が前記アノード側給電体40に直接接触することがない。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, a protective sheet member 44 provided with a plurality of through holes 44 a is interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side power feeder 40. ing. For this reason, the solid polymer electrolyte membrane 38 is transferred to the anode-side power supply body 40 by a pressure difference between the second flow path 58 in which high-pressure hydrogen gas is generated and the normal pressure first flow path 54 through which water and oxygen flow. The solid polymer electrolyte membrane 38 does not come into direct contact with the anode-side power feeder 40 when pressed toward the surface.

さらに、保護シート部材44に設けられる貫通孔44aは、開口径の制御が容易に行われる。従って、保護シート部材44では、貫通孔44aの開口径を狭小な範囲内に設定することができ、アノード側給電体40の分布幅よりも著しく狭小な分布幅に設定することが可能になる。   Further, the opening diameter of the through hole 44a provided in the protective sheet member 44 can be easily controlled. Therefore, in the protective sheet member 44, the opening diameter of the through hole 44a can be set within a narrow range, and the distribution width can be set to be significantly narrower than the distribution width of the anode-side power feeding body 40.

さらにまた、貫通孔44aの一端には、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部45aが設けられている。このため、図5に示すように、貫通孔44a内での固体高分子電解質膜38のせん断及び伸びが良好に抑制される。   Furthermore, a first taper-shaped portion 45a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38 is provided at one end of the through hole 44a. For this reason, as shown in FIG. 5, the shearing and elongation of the solid polymer electrolyte membrane 38 in the through hole 44a are satisfactorily suppressed.

しかも、貫通孔44aの他端には、アノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部45bが設けられている。これにより、図5に示すように、アノード側給電体40から貫通孔44a内に水が円滑に導入され、固体高分子電解質膜38のアノード電極触媒層40aに対して前記水を良好に供給することが可能になる。一方、アノード電極触媒層40aで生成される酸素は、貫通孔44aの第2テーパ形状部45bに沿ってアノード側給電体40に円滑に移動し、前記酸素の離脱が容易に遂行される。   In addition, a second taper-shaped portion 45b whose diameter increases toward the anode-side power supply body 40 is provided at the other end of the through hole 44a. As a result, as shown in FIG. 5, water is smoothly introduced from the anode-side power feeder 40 into the through hole 44a, and the water is satisfactorily supplied to the anode electrode catalyst layer 40a of the solid polymer electrolyte membrane 38. It becomes possible. On the other hand, oxygen generated in the anode electrode catalyst layer 40a smoothly moves to the anode-side power supply body 40 along the second tapered portion 45b of the through hole 44a, and the release of the oxygen is easily performed.

従って、第1の実施形態では、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部45a及びアノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部45bを有する貫通孔44aを設けるだけでよい。これにより、簡単な構成で、固体高分子電解質膜38が損傷することを可及的に阻止し、且つ水供給性及びガス離脱性の向上を図ることができるという効果が得られる。   Therefore, in the first embodiment, the through hole 44a has the first tapered portion 45a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38 and the second tapered portion 45b that expands toward the anode-side power supply body 40. It is only necessary to provide. Thereby, with the simple configuration, it is possible to prevent the solid polymer electrolyte membrane 38 from being damaged as much as possible and to improve the water supply property and the gas detachability.

なお、第1の実施形態では、少なくとも第1テーパ形状部45aの固体高分子電解質膜38側の開口形状及び貫通孔44aの開口断面形状は、円形状が望ましいが、これに限定されるものではない。固体高分子電解質膜38にダメージを与えることのない形状であれば、例えば、楕円形状や四角形状等であってもよく、種々選定可能である。一方、第2テーパ形状部45bの形状は、円形状の他、楕円形状、三角形状、又は多角形状等、種々の形状に設定することができる。   In the first embodiment, at least the opening shape of the first tapered portion 45a on the solid polymer electrolyte membrane 38 side and the opening cross-sectional shape of the through hole 44a are preferably circular, but the present invention is not limited to this. Absent. Any shape that does not damage the solid polymer electrolyte membrane 38 may be, for example, an elliptical shape or a rectangular shape, and various selections are possible. On the other hand, the shape of the second tapered portion 45b can be set to various shapes such as an elliptical shape, a triangular shape, or a polygonal shape in addition to a circular shape.

図6は、本発明の第2の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル70の要部拡大断面説明図である。   FIG. 6 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of the unit cell 70 constituting the water electrolysis apparatus according to the second embodiment of the present invention.

なお、第1の実施形態に係る水電解装置10を構成する単位セル12と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態以降においても同様に、その詳細な説明は省略する。   In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the unit cell 12 which comprises the water electrolysis apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

単位セル70は、固体高分子電解質膜38とアノード側給電体40との間に介装される保護シート部材72を備える。保護シート部材72は、例えば、チタンシートで構成され、複数の貫通孔72aを設ける。   The unit cell 70 includes a protective sheet member 72 interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side power supply body 40. The protective sheet member 72 is made of, for example, a titanium sheet and has a plurality of through holes 72a.

貫通孔72aの一端には、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部74aが設けられるとともに、前記貫通孔72aの他端には、アノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部74bが設けられる。第1テーパ形状部74a及び第2テーパ形状部74bは、断面開口形状が略半円形を有する湾曲面によって構成される。   One end of the through hole 72a is provided with a first tapered portion 74a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38, and the other end of the through hole 72a expands toward the anode-side power feeder 40. A second taper-shaped portion 74b is provided. The 1st taper-shaped part 74a and the 2nd taper-shaped part 74b are comprised by the curved surface which cross-sectional opening shape has a substantially semicircle.

この第2の実施形態では、保護シート部材72に複数の貫通孔72aが設けられるとともに、前記貫通孔72aの両端には、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部74aと、アノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部74bとが設けられている。従って、第2の実施形態は、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる他、水及び酸素が、湾曲面によって貫通孔72a内を円滑に流通することができる。   In the second embodiment, the protective sheet member 72 is provided with a plurality of through holes 72 a, and the first tapered part 74 a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38 at both ends of the through hole 72 a. And a second taper-shaped portion 74 b that increases in diameter toward the anode-side power supply body 40. Therefore, in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and water and oxygen can smoothly flow through the through hole 72a by the curved surface.

図7は、本発明の第3の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル80の要部拡大断面説明図である。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of a unit cell 80 constituting a water electrolysis apparatus according to the third embodiment of the present invention.

単位セル80は、固体高分子電解質膜38とアノード側給電体40との間に介装される保護シート部材82を備える。保護シート部材82は、複数の貫通孔82aを設けるとともに、前記貫通孔82aは、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部84aと、アノード側給電体40に向かって拡径する第2テーパ形状部84bとを有する。   The unit cell 80 includes a protective sheet member 82 interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side power supply body 40. The protective sheet member 82 is provided with a plurality of through-holes 82 a, and the through-holes 82 a expand toward the anode-side power supply body 40 and a first tapered portion 84 a that expands toward the solid polymer electrolyte membrane 38. A second tapered portion 84b having a diameter.

第1テーパ形状部84aの固体高分子電解質膜38側の最大開口径D1は、第2テーパ形状部84bのアノード側給電体40側の最大開口径D2よりも小径に設定される(D1<D2)。従って、保護シート部材82は、厚みを増加させることがなく、水の供給を一層円滑に行うことが可能になる。   The maximum opening diameter D1 on the solid polymer electrolyte membrane 38 side of the first tapered portion 84a is set to be smaller than the maximum opening diameter D2 on the anode-side power feeder 40 side of the second tapered portion 84b (D1 <D2 ). Therefore, the protective sheet member 82 can supply water more smoothly without increasing the thickness.

図8は、本発明の第4の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル90の要部拡大断面説明図である。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional explanatory view of a main part of a unit cell 90 constituting a water electrolysis apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

単位セル90は、固体高分子電解質膜38とアノード側給電体40との間に介装される保護シート部材92とを備える。保護シート部材92は、複数の貫通孔92aを設けるとともに、前記貫通孔92aは、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する湾曲面状の第1テーパ形状部94aと、アノード側給電体40に向かって拡径する湾曲面状の第2テーパ形状部94bとを有する。第1テーパ形状部94aの最大開口径D3は、第2テーパ形状部94bの最大開口径D4よりも小径に設定される(D3<D4)。   The unit cell 90 includes a protective sheet member 92 interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side power supply body 40. The protective sheet member 92 is provided with a plurality of through-holes 92a. The through-holes 92a are curved first tapered portions 94a whose diameter increases toward the solid polymer electrolyte membrane 38, and the anode-side power supply body 40. And a second tapered portion 94b having a curved surface shape whose diameter increases toward the center. The maximum opening diameter D3 of the first tapered portion 94a is set smaller than the maximum opening diameter D4 of the second tapered portion 94b (D3 <D4).

上記の第3及び第4の実施形態では、上述した第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   In said 3rd and 4th embodiment, the effect similar to 1st and 2nd embodiment mentioned above is acquired.

図9は、本発明の第5の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル100の断面説明図である。   FIG. 9 is a cross-sectional explanatory view of a unit cell 100 constituting a water electrolysis apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

単位セル100は、アノード側給電体40に代えて、アノード側給電プレート102を備える。このアノード側給電プレート102には、複数の貫通孔102aが、例えば、エッチング、電子ビーム、レーザー、ドリル、放電、パンチング、またはエキスパンドメタル等による微細多孔加工を施すことにより、設けられる。貫通孔102aの孔径>保護シート部材44の貫通孔44aの孔径に設定される。   The unit cell 100 includes an anode-side power feeding plate 102 instead of the anode-side power feeding body 40. The anode power feeding plate 102 is provided with a plurality of through holes 102a by performing microporous processing such as etching, electron beam, laser, drill, discharge, punching, or expanded metal. The diameter of the through hole 102 a is set to be larger than the diameter of the through hole 44 a of the protective sheet member 44.

なお、第5の実施形態では、第1の実施形態の保護シート部材44を用いているが、これに代えて、第2〜第4の実施形態を適用することも可能である。   In addition, in 5th Embodiment, although the protective sheet member 44 of 1st Embodiment is used, it can replace with this and can apply 2nd-4th embodiment.

図10は、本発明の第6の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル110の断面説明図である。   FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view of a unit cell 110 constituting a water electrolysis apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.

単位セル110は、アノード側セパレータ34と固体高分子電解質膜38との間に介装されるアノード側給電プレート112を備える。アノード側給電プレート112は、例えば、第1の実施形態に用いられているアノード側給電体40及び保護シート部材44に代えて採用されており、実質的には、第3の実施形態に用いられる保護シート部材82、又は、第4の実施形態に用いられる保護シート部材92を適用することができる。   The unit cell 110 includes an anode-side power feeding plate 112 interposed between the anode-side separator 34 and the solid polymer electrolyte membrane 38. The anode side power feeding plate 112 is employed in place of, for example, the anode side power feeding body 40 and the protective sheet member 44 used in the first embodiment, and is substantially used in the third embodiment. The protective sheet member 82 or the protective sheet member 92 used in the fourth embodiment can be applied.

これにより、第6の実施形態では、上記の第1〜第5の実施形態と同様の効果が得られる他、部品数の削減が図られ、構成の簡素化が可能になるという利点がある。   Thereby, in the sixth embodiment, in addition to the same effects as those in the first to fifth embodiments, there are advantages that the number of parts can be reduced and the configuration can be simplified.

図11は、本発明の第7の実施形態に係る水電解装置を構成する単位セル120の断面説明図である。   FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view of a unit cell 120 constituting a water electrolysis apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

単位セル120は、固体高分子電解質膜38とアノード側セパレータ34との間に介装されるアノード側流路部材122を備える。図12及び図13に示すように、アノード側給電流路部材122は、例えば、チタンプレートで構成された略円盤状を有する。   The unit cell 120 includes an anode-side flow path member 122 interposed between the solid polymer electrolyte membrane 38 and the anode-side separator 34. As shown in FIGS. 12 and 13, the anode side power supply flow path member 122 has a substantially disk shape made of, for example, a titanium plate.

アノード側給電流路部材122の固体高分子電解質膜38に対向する面には、複数の貫通孔122aが形成される。貫通孔122aは、固体高分子電解質膜38に向かって拡径する第1テーパ形状部124aと、この固体高分子電解質膜38から離間する方向に向かって拡径する第2テーパ形状部124bとを有する。アノード側給電流路部材122の逆側の面には、互いに並列される複数の第1流路126が形成される。第1流路126は、所定の第2テーパ形状部124bを連通することにより直線状に構成される。   A plurality of through holes 122 a are formed on the surface of the anode-side power supply flow path member 122 that faces the solid polymer electrolyte membrane 38. The through-hole 122a includes a first tapered portion 124a that increases in diameter toward the solid polymer electrolyte membrane 38 and a second tapered portion 124b that increases in diameter in a direction away from the solid polymer electrolyte membrane 38. Have. A plurality of first flow paths 126 arranged in parallel with each other are formed on the opposite surface of the anode-side power supply flow path member 122. The first flow path 126 is configured in a straight line by communicating with a predetermined second tapered portion 124b.

この第7の実施形態では、上記の第1〜第6の実施形態と同様の効果が得られる他、例えば、第1の実施形態における第1流路54、アノード側給電体40及び保護シート部材44に代えて、単一のアノード側給電流路部材122を用いることができる。これにより、単位セル120全体の構成が、一層簡素化されるという利点がある。   In the seventh embodiment, the same effects as those of the first to sixth embodiments can be obtained. For example, the first flow path 54, the anode-side power feeder 40, and the protective sheet member in the first embodiment can be obtained. Instead of 44, a single anode-side power supply flow path member 122 can be used. Thereby, there exists an advantage that the structure of the whole unit cell 120 is simplified further.

図14は、本発明の第8の実施形態に係る水電解装置を構成するアノード側給電流路部材130の断面説明図である。   FIG. 14 is an explanatory cross-sectional view of the anode-side power supply flow path member 130 constituting the water electrolysis apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.

アノード側給電流路部材130は、上記の第7の実施形態のアノード側給電流路部材122と略同様に構成され、複数の貫通孔130aを設ける。貫通孔130aは、湾曲形状を有する第1テーパ形状部132aと、湾曲形状を有する第2テーパ形状部132bとを有する。第2テーパ形状部132bを所定の部位毎に連通することによって、第1流路134が形成される。従って、第8の実施形態では、上記の第7の実施形態と同様の効果が得られる。   The anode side power supply flow path member 130 is configured in substantially the same manner as the anode side power supply flow path member 122 of the seventh embodiment, and is provided with a plurality of through holes 130a. The through hole 130a includes a first tapered portion 132a having a curved shape and a second tapered portion 132b having a curved shape. The 1st flow path 134 is formed by communicating the 2nd taper-shaped part 132b for every predetermined site | part. Therefore, in the eighth embodiment, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

10…水電解装置
12、70、80、90、100、110、120…単位セル
14…積層体 16a、16b…ターミナルプレート
18a、18a…絶縁プレート 20a、20b…エンドプレート
24a、24b…端子部 28…電源
32…電解質膜・電極構造体 34…アノード側セパレータ
36…カソード側セパレータ 38…固体高分子電解質膜
40…アノード側給電体 42…カソード側給電体
44、72、82、92…保護シート部材
44a、72a、82a、92a、102a、122a、130a…貫通孔
45a、45d、74a、74b、84a、84b、94a、94b、124a、124b、132a、132b…テーパ形状部
46…水供給連通孔 48…排出連通孔
50…水素連通孔 54、58、126、134…流路
102、112…アノード側給電プレート
122、130…アノード側給電流路部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Water electrolysis apparatus 12, 70, 80, 90, 100, 110, 120 ... Unit cell 14 ... Laminated body 16a, 16b ... Terminal plate 18a, 18a ... Insulation plate 20a, 20b ... End plate 24a, 24b ... Terminal part 28 ... Power source 32 ... Electrolyte membrane / electrode structure 34 ... Anode side separator 36 ... Cathode side separator 38 ... Solid polymer electrolyte membrane 40 ... Anode side power supply 42 ... Cathode side power supply 44,72,82,92 ... Protective sheet member 44a, 72a, 82a, 92a, 102a, 122a, 130a ... through holes 45a, 45d, 74a, 74b, 84a, 84b, 94a, 94b, 124a, 124b, 132a, 132b ... taper-shaped portion 46 ... water supply communication hole 48 ... discharge communication hole 50 ... hydrogen communication hole 54, 58, 126, 134 ... flow path 1 2,112 ... anode current plate 122, 130 ... anode current channel member

Claims (5)

電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体にセパレータが積層される電解装置であって、
前記電解質膜と前記給電体との間には、多数の貫通孔が形成された保護シート部材が介装されるとともに、
前記貫通孔の両端には、前記電解質膜に向かって拡径する第1テーパ形状部と、
前記給電体に向かって拡径する第2テーパ形状部と、
が設けられることを特徴とする電解装置。
An electrolytic device in which a power feeding body is provided on both sides of an electrolyte membrane, and a separator is stacked on the power feeding body,
Between the electrolyte membrane and the power feeder, a protective sheet member having a large number of through holes is interposed,
At both ends of the through-hole, a first tapered portion that expands toward the electrolyte membrane, and
A second tapered portion that expands toward the power supply;
Is provided.
請求項1記載の電解装置において、前記給電体は、水が供給されるアノード側給電体と、
前記水の電気分解により常圧よりも高圧な水素が得られるカソード側給電体と、
を備え、
前記保護シート部材は、前記電解質膜と前記アノード側給電体との間に介装されることを特徴とする電解装置。
The electrolyzer according to claim 1, wherein the power feeding body includes an anode power feeding body to which water is supplied;
A cathode-side power feeder that can obtain hydrogen at a pressure higher than normal pressure by electrolysis of the water;
With
The electrolysis apparatus, wherein the protective sheet member is interposed between the electrolyte membrane and the anode-side power feeding body.
電解質膜の両側に給電体が設けられ、前記給電体にセパレータが積層される電解装置であって、
前記給電体には、多数の貫通孔が形成されるとともに、
前記貫通孔の両端には、前記電解質膜に向かって拡径する第1テーパ形状部と、
前記電解質膜から離間する方向に向かって拡径する第2テーパ形状部と、
が設けられることを特徴とする電解装置。
An electrolytic device in which a power feeding body is provided on both sides of an electrolyte membrane, and a separator is stacked on the power feeding body,
A number of through holes are formed in the power feeder,
At both ends of the through-hole, a first tapered portion that expands toward the electrolyte membrane, and
A second tapered portion that expands in a direction away from the electrolyte membrane;
Is provided.
請求項3記載の電解装置において、前記給電体は、水が供給されるアノード側給電体と、
前記水の電気分解により常圧よりも高圧な水素が得られるカソード側給電体と、
を備え、
前記アノード側給電体に、前記貫通孔が形成されることを特徴とする電解装置。
The electrolyzer according to claim 3, wherein the power feeder is an anode power feeder to which water is supplied;
A cathode-side power feeder that can obtain hydrogen at a pressure higher than normal pressure by electrolysis of the water;
With
The electrolytic device according to claim 1, wherein the through-hole is formed in the anode-side power feeding body.
請求項4記載の電解装置において、前記アノード側給電体には、前記貫通孔に連通し且つ前記水を流通させる流路が一体に形成されることを特徴とする電解装置。   5. The electrolysis apparatus according to claim 4, wherein the anode-side power feeding body is integrally formed with a flow path that communicates with the through-hole and allows the water to flow therethrough.
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