JP2021178999A - Water electrolysis stack - Google Patents

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Norihiko Kawabata
和也 後川
Kazuya Atokawa
豪彦 伊瀬
Gohiko Ise
美妃 阿部
Miki Abe
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    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Abstract

To provide a water electrolysis stack having excellent durability.SOLUTION: The water electrolysis stack comprises: an anode separator having high potential resistance; a membrane electrode composite comprising a pair of electrodes each disposed on either side of an electrolyte membrane; a cathode separator having hydrogen resistance; and an anode inlet manifold, an anode outlet manifold, and a cathode manifold each mutually independently disposed outside the membrane electrode composite. The anode separator comprises: an anode side inlet communicating with the anode inlet manifold and a first gap; and an anode side outlet communicating with the first gap and the anode outlet manifold. The cathode separator comprises a cathode side outlet communicating with a second gap and the cathode manifold. The water electrolysis stack further comprises: an anode side sealing part constituting the anode inlet manifold and the anode outlet manifold together with the anode separator; and a cathode side sealing part constituting the cathode manifold together with the cathode separator.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本開示は、水電解スタックに関する。 The present disclosure relates to a water electrolysis stack.

近年、エネルギーの有効活用、CO排出量削減のため、太陽光または風力等の再生可能エネルギーの有効利用が重要となっている。例えば、太陽光発電で得られた電力によって水を電気分解することで発生させた水素を水素ガスとして備蓄しておき、必要な時にこの水素ガスを用いて燃料電池を駆動させて電力を得るシステムがある。 In recent years, effective use of renewable energy such as solar power or wind power has become important for effective use of energy and reduction of CO 2 emissions. For example, a system that stores hydrogen generated by electrolyzing water with electricity obtained from solar power generation as hydrogen gas, and uses this hydrogen gas to drive a fuel cell to obtain electricity when necessary. There is.

前記システムでは、例えば、高分子電解質膜を用いた水電解スタックによって水素を発生させる。しかし、水電解スタックは、特に、水電解スタック内の複極板セパレータの裏表が、それぞれ高電位水及び発生した水素にさらされるため、燃料電池スタックと比較して劣化しやすく耐久性が低い場合がある。 In the system, hydrogen is generated, for example, by a water electrolysis stack using a polyelectrolyte membrane. However, the water electrolysis stack is particularly susceptible to deterioration and low durability as compared with the fuel cell stack because the front and back of the multi-pole plate separator in the water electrolysis stack are exposed to high potential water and generated hydrogen, respectively. There is.

水電解スタックの耐久性を高めるため、特許文献1には、複極板セパレータとして高電位耐性を有するチタン製板と水素耐性を有するステンレス鋼板とを積層して用いることが開示されている。 In order to improve the durability of the water electrolysis stack, Patent Document 1 discloses that a titanium plate having high potential resistance and a stainless steel plate having hydrogen resistance are laminated and used as a multi-pole plate separator.

特許第3072333号公報Japanese Patent No. 3072333

しかし、特許文献1に記載の水電解スタックでは、チタン製板及びステンレス鋼板が、それぞれ高電位水及び発生した水素ガスにさらされてしまう。そのため、水電解スタックの耐久性を十分に向上させることができない場合がある。 However, in the water electrolysis stack described in Patent Document 1, the titanium plate and the stainless steel plate are exposed to high-potential water and generated hydrogen gas, respectively. Therefore, it may not be possible to sufficiently improve the durability of the water electrolysis stack.

本開示は、上記事情を鑑みてなされたものであり、優れた耐久性を有する水電解スタックを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a water electrolysis stack having excellent durability.

本開示の水電解スタックは、高電位耐性を有するアノードセパレータと、前記アノードセパレータに対向しかつ間隔を空けて配置された水素耐性を有するカソードセパレータと、電解質膜と電解質膜の両面にそれぞれ設けられた電極とを有しアノードセパレータ及びカソードセパレータの間に配置された膜電極複合体と、前記アノードセパレータ、前記カソードセパレータ及び前記膜電極複合体の配列方向に交差する方向における前記膜電極複合体の外側に相互に独立して設けられたアノード入口マニホールド、アノード出口マニホールド及びカソードマニホールドと、を備える。前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータの各々は、前記配列方向において前記膜電極複合体に対向する中央部と、前記中央部の前記配列方向に交差する方向の外側に配置された外周部と、を有する。前記アノードセパレータは、前記アノードセパレータの中央部に設けられ、前記アノードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記アノード入口マニホールドと前記アノードセパレータ及び前記膜電極複合体の間の第1隙間とに連通するアノード側入口と、前記アノードセパレータの中央部に設けられ、前記アノードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記第1隙間とアノード出口マニホールドとに連通するアノード側出口と、を有する。前記カソードセパレータは、前記カソードセパレータの中央部に設けられ、前記カソードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記膜電極複合体及び前記カソードセパレータとの間の隙間であって前記膜電極複合体により前記第1隙間に対して仕切られた第2隙間と前記カソードマニホールドとに連通するカソード側出口を有する。前記水電解スタックは、前記アノードセパレータと共に前記アノード入口マニホールド及びアノード出口マニホールドを構成するアノード側封止部と、前記カソードセパレータと共に前記カソードマニホールドを構成するカソード側封止部と、をさらに備える。 The water electrolysis stack of the present disclosure is provided on both sides of an anode separator having high potential resistance, a cathode separator having hydrogen resistance facing the anode separator and arranged at intervals, and an electrolyte membrane and an electrolyte membrane, respectively. Of the membrane electrode composite having the electrodes and arranged between the anode separator and the cathode separator, and the membrane electrode composite in a direction intersecting the arrangement direction of the anode separator, the cathode separator and the membrane electrode composite. It includes an anode inlet manifold, an anode outlet manifold, and a cathode manifold provided independently of each other on the outside. Each of the anode separator and the cathode separator has a central portion facing the membrane electrode complex in the arrangement direction and an outer peripheral portion of the central portion arranged outside in a direction intersecting the arrangement direction. .. The anode separator is provided in the central portion of the anode separator, penetrates the central portion of the anode separator in the arrangement direction, and has a first gap between the anode inlet manifold and the anode separator and the membrane electrode composite. An anode-side inlet that communicates with the anode side inlet, and an anode-side outlet that is provided in the central portion of the anode separator and penetrates the central portion of the anode separator in the arrangement direction and communicates with the first gap and the anode outlet manifold. , Have. The cathode separator is provided in the central portion of the cathode separator, penetrates the central portion of the cathode separator in the arrangement direction, and is a gap between the membrane electrode composite and the cathode separator, and is the membrane electrode. It has a cathode-side outlet that communicates with the cathode manifold and the second gap partitioned from the first gap by the composite. The water electrolysis stack further includes an anode-side sealing portion that constitutes the anode inlet manifold and the anode-outlet manifold together with the anode separator, and a cathode-side sealing portion that constitutes the cathode manifold together with the cathode separator.

本開示によれば、優れた耐久性を有する水電解スタックを提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a water electrolysis stack having excellent durability.

本開示の第1実施形態に係る水電解スタックの正面図。The front view of the water electrolysis stack which concerns on 1st Embodiment of this disclosure. 図1Aの線α1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line α1 of FIG. 1A. 図1Aの線β1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line β1 of FIG. 1A. 本開示の実施例に用いる耐圧性能評価装置の概略図。The schematic diagram of the withstand voltage performance evaluation apparatus used in the Example of this disclosure. 本開示の実施例に用いる水電解性能評価装置の概略図。The schematic diagram of the water electrolysis performance evaluation apparatus used in the Example of this disclosure. 本開示の実施例及び比較例の電圧比推移を示すグラフ。The graph which shows the voltage ratio transition of the Example and the comparative example of this disclosure. 本開示の第2実施形態に係る水電解スタックの図1Aの線α1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line α1 of FIG. 1A of the water electrolysis stack according to the second embodiment of the present disclosure. 本開示の第2実施形態に係る水電解スタックの図1Aの線β1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line β1 of FIG. 1A of the water electrolysis stack according to the second embodiment of the present disclosure. 本開示の第3実施形態に係る水電解スタックの図1Aの線β1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line β1 of FIG. 1A of the water electrolysis stack according to the third embodiment of the present disclosure. 本開示の第3実施形態に係る水電解スタックの図1Aの線β1に沿った断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line β1 of FIG. 1A of the water electrolysis stack according to the third embodiment of the present disclosure. 比較例の水電解スタックの斜視図。The perspective view of the water electrolysis stack of the comparative example. 比較例の水電解スタックの正面図。Front view of the water electrolysis stack of the comparative example. 図6Bの線αに沿った断面図。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line α. 図6Bの線βに沿った断面図。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line β. 図6Bの線γに沿った断面図。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line γ. 図7B及び図7Cの線δに沿った断面図。Sectional drawing along the line δ of FIGS. 7B and 7C.

本開示の水電解スタックは、高電位耐性を有するアノードセパレータと、アノードセパレータに対向しかつ間隔を空けて配置された水素耐性を有するカソードセパレータと、電解質膜と電解質膜の両面にそれぞれ設けられた電極とを有しアノードセパレータ及びカソードセパレータの間に配置された膜電極複合体と、アノードセパレータ、カソードセパレータ及び膜電極複合体の配列方向に交差する方向における膜電極複合体の外側に相互に独立して設けられたアノード入口マニホールド、アノード出口マニホールド及びカソードマニホールドと、を備える。アノードセパレータ及びカソードセパレータの各々は、配列方向において膜電極複合体に対向する中央部と、中央部の配列方向に交差する方向の外側に配置された外周部と、を有する。アノードセパレータは、アノードセパレータの中央部に設けられアノードセパレータの中央部を配列方向に貫通してアノード入口マニホールドとアノードセパレータ及び膜電極複合体の間の第1隙間とに連通するアノード側入口と、アノードセパレータの中央部に設けられアノードセパレータの中央部を配列方向に貫通して第1隙間とアノード出口マニホールドとを連通するアノード側出口と、を有する。カソードセパレータは、カソードセパレータの中央部に設けられカソードセパレータの中央部を配列方向に貫通して膜電極複合体及びカソードセパレータとの間の隙間であって膜電極複合体により第1隙間に対して仕切られた第2隙間とカソードマニホールドとに連通するカソード側出口を有する。水電解スタックは、アノードセパレータと共にアノード入口マニホールド及びアノード出口マニホールドを構成するアノード側封止部と、カソードセパレータと共にカソードマニホールドを構成するカソード側封止部と、をさらに備える。 The water electrolysis stack of the present disclosure is provided on both sides of an anode separator having high potential resistance, a cathode separator having hydrogen resistance facing the anode separator and being spaced apart from each other, and an electrolyte membrane and an electrolyte membrane, respectively. The membrane electrode composite having an electrode and arranged between the anode separator and the cathode separator and the outside of the membrane electrode composite in the direction intersecting the arrangement direction of the anode separator, the cathode separator and the membrane electrode composite are mutually independent. The anode inlet manifold, the anode outlet manifold, and the cathode manifold are provided. Each of the anode separator and the cathode separator has a central portion facing the membrane electrode complex in the arrangement direction and an outer peripheral portion arranged outside in the direction intersecting the arrangement direction of the central portion. The anode separator is provided at the center of the anode separator, and has an anode-side inlet that penetrates the center of the anode separator in the arrangement direction and communicates with the anode inlet manifold and the first gap between the anode separator and the membrane electrode composite. It is provided in the central portion of the anode separator and has an anode side outlet which penetrates the central portion of the anode separator in the arrangement direction and communicates the first gap and the anode outlet manifold. The cathode separator is provided in the central portion of the cathode separator, penetrates the central portion of the cathode separator in the arrangement direction, and is a gap between the membrane electrode composite and the cathode separator. It has a cathode side outlet that communicates with the partitioned second gap and the cathode manifold. The water electrolysis stack further includes an anode-side sealing portion that constitutes an anode inlet manifold and an anode-outlet manifold together with an anode separator, and a cathode-side sealing portion that constitutes a cathode manifold together with a cathode separator.

前記構成の本開示の水電解スタックでは、水素ガスを含むカソードガスは、膜電極複合体及びカソードセパレータとの間の隙間であって膜電極複合体により第1隙間に対して仕切られた第2隙間から、カソード側出口を介して、カソードセパレータおよびカソードマニホールドシールで構成されたカソードマニホールドに流れ、アノードセパレータに触れることがない。そのため、アノードセパレータの水素脆化を防止することができる。一方、例えば、高電位水は、アノード入口マニホールドからアノード側入口を介して、アノードセパレータ及び膜電極複合体の間の隙間であって膜電極複合体により第2隙間に対して仕切られた第1隙間に流れ、第1隙間からアノード側出口を介してアノード出口マニホールドに流れるため、カソードセパレータに接触することがない。そのため、カソードセパレータの高電位腐食を防ぐことができる。その結果、水電解スタックの耐久性が向上する。 In the water electrolysis stack of the present disclosure having the above-described configuration, the cathode gas containing hydrogen gas is a gap between the membrane electrode composite and the cathode separator, and the second gap is partitioned by the membrane electrode composite. It flows from the gap through the cathode side outlet to the cathode manifold composed of the cathode separator and the cathode manifold seal, and does not touch the cathode separator. Therefore, hydrogen embrittlement of the anode separator can be prevented. On the other hand, for example, the high-potential water is a gap between the anode separator and the membrane electrode composite via the anode inlet manifold and the anode side inlet, and is partitioned from the second gap by the membrane electrode composite. Since it flows through the gap and flows from the first gap through the anode side outlet to the anode outlet manifold, it does not come into contact with the cathode separator. Therefore, high potential corrosion of the cathode separator can be prevented. As a result, the durability of the water electrolysis stack is improved.

さらに、アノードマニホールド及びカソードマニホールドは、膜電極複合体の配列方向に交差する方向の外側に形成されており、アノードセパレータおよびカソードセパレータの中央部に対向して配置される膜電極複合体には、マニホールドが形成されていない。すなわち、電解質膜はマニホールドを含んでいない。これにより、マニホールドを含んで形成される一般的な電解質膜と比較して、本開示の水電解スタックにおける電解質膜は、ガスおよび高電位水等の流体に直接さらされにくい。そのため、例えば、水電解スタックの運転停止時に電位印加を停止しても、水素ガスを含むカソードガスがアノード側に電解質膜を透過して拡散し、アノード側の酸素と燃焼反応を起こして電解質膜が破損することを防ぐことができる。その結果、膜電極複合体の耐久性が向上し、水電解スタックの耐久性を向上させることができる。加えて、膜電極複合体は、マニホールドを含んでいないため、マニホールドを含んで形成される一般的な電解質膜よりもサイズを小さくして、水電解スタックの製造コストを低減させることができる。 Further, the anode manifold and the cathode manifold are formed on the outer side in the direction intersecting the arrangement direction of the membrane electrode composite, and the membrane electrode composite arranged to face the central portion of the anode separator and the cathode separator includes the anode manifold and the cathode manifold. The manifold is not formed. That is, the electrolyte membrane does not include a manifold. This makes the electrolyte membrane in the water electrolysis stack of the present disclosure less likely to be directly exposed to fluids such as gas and high potential water, as compared to a typical electrolyte membrane formed including a manifold. Therefore, for example, even if the potential application is stopped when the operation of the water electrolysis stack is stopped, the cathode gas containing hydrogen gas permeates and diffuses through the electrolyte membrane on the anode side and causes a combustion reaction with oxygen on the anode side to cause the electrolyte membrane. Can be prevented from being damaged. As a result, the durability of the membrane electrode complex can be improved, and the durability of the water electrolysis stack can be improved. In addition, since the membrane electrode composite does not include a manifold, the size can be made smaller than that of a general electrolyte membrane formed by including the manifold, and the manufacturing cost of the water electrolysis stack can be reduced.

さらに、本開示では、アノード側入口、アノード側出口及びカソード側出口が、アノードセパレータ及びカソードセパレータの中央部に形成されている。このため、アノード側入口、アノード側出口及びカソード側出口の大きさを、膜電極複合体の表面を覆うガス拡散層の厚みに対して十分に大きくすることができる。これにより、ガスおよび高電位水等の圧力損失を低下させることができるので、例えば、本開示の水電解スタックを水素発生装置に適用した場合に、この水素発生装置内に設置される水循環ポンプ等の補器への負荷を低減して、水素発生装置の装置効率を向上させることもできる。 Further, in the present disclosure, the anode side inlet, the anode side outlet and the cathode side outlet are formed in the central portion of the anode separator and the cathode separator. Therefore, the sizes of the anode side inlet, the anode side outlet, and the cathode side outlet can be sufficiently increased with respect to the thickness of the gas diffusion layer covering the surface of the membrane electrode complex. As a result, the pressure loss of gas, high-potential water, etc. can be reduced. Therefore, for example, when the water electrolysis stack of the present disclosure is applied to a hydrogen generator, a water circulation pump installed in the hydrogen generator, etc. It is also possible to reduce the load on the auxiliary device and improve the device efficiency of the hydrogen generator.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
図1Aは、第1実施形態における水電解スタック1の正面図を示す、図1Bは図1Aの線α1に沿った断面図を示し、図1Cは図1Aの線β1に沿った断面図を示す。図1Aに示すように、水電解スタック1の表面には、アノード流入口2a、カソード排出口2b、及びアノード排出口2cが形成されている。
<First Embodiment>
1A shows a front view of the water electrolysis stack 1 according to the first embodiment, FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along line α1 of FIG. 1A, and FIG. 1C shows a cross-sectional view taken along line β1 of FIG. 1A. .. As shown in FIG. 1A, an anode inflow port 2a, a cathode discharge port 2b, and an anode discharge port 2c are formed on the surface of the water electrolysis stack 1.

図1B及び図1Cに示すように、本実施形態の水電解スタック1は、高電位耐性を有するアノードセパレータ4cと、水素耐性を有するカソードセパレータ4dと、膜電極複合体5と、アノード入口マニホールド2a1、アノード出口マニホールド2c1及びカソードマニホールド2b1とを備える。カソードセパレータ4dは、アノードセパレータ4cに対向しかつ厚さ方向において間隔を空けて配置されている。膜電極複合体5は、アノードセパレータ4cとカソードセパレータ4dとの間に配置されている。アノード入口マニホールド2a1、アノード出口マニホールド2c1及びカソードマニホールド2b1は、アノードセパレータ4c、カソードセパレータ4d及び膜電極複合体5の配列方向(以下、単に配列方向という。)に交差する方向における膜電極複合体5の外側に相互に独立して設けられている。アノード入口マニホールド2a1は、アノード流入口2aに接続され、アノード出口マニホールド2c1は、アノード排出口2cに接続され、カソードマニホールド2b1は、カソード排出口2bに接続されている。膜電極複合体5は、電解質膜と、電解質膜の厚さ方向の両面にそれぞれ設けられたアノード電極及びカソード電極とを有する。膜電極複合体5の厚さ方向の両面には、アノードガス拡散層11aとカソードガス拡散層11bとが熱溶着によって取り付けられている。アノードガス拡散層11aは、後述する第1隙間31に配置され、カソードガス拡散層11bは、後述する第2隙間32に配置されている。膜電極複合体5と、膜電極複合体5を挟み込むアノードセパレータ4c及びカソードセパレータ4dとで、単セルを構成している。本実施形態では、水電解スタック1は、配列方向に積層された3つの単セル60で構成されている。3つの単セル60の配列方向の両側には、アノード端セパレータ4ca及びカソード端セパレータ4daが配置されている。アノード端セパレータ4ca及びカソード端セパレータ4daの配列方向の両側には、アノード絶縁板6a及びカソード絶縁板6bが配置され、アノード絶縁板6a及びカソード絶縁板6bの配列方向のさらに外側には、正極側端板7a及び負極側端板7bが配置されている。水電解スタック1では、水電解スタック1を構成する各部品が配列方向に密着するように加圧され、この加圧状態がボルト8とナット9とで締め付けられて維持されている。なお、水電解スタック1は、3つの単セル60で構成される場合に限らず、1つまたは2つの単セル60で構成されていてもよいし、4つ以上の単セル60で構成されていてもよい。 As shown in FIGS. 1B and 1C, the water electrolysis stack 1 of the present embodiment includes an anode separator 4c having high potential resistance, a cathode separator 4d having hydrogen resistance, a membrane electrode composite 5, and an anode inlet manifold 2a1. , The anode outlet manifold 2c1 and the cathode manifold 2b1 are provided. The cathode separator 4d is arranged so as to face the anode separator 4c and at intervals in the thickness direction. The membrane electrode composite 5 is arranged between the anode separator 4c and the cathode separator 4d. The anode inlet manifold 2a1, the anode outlet manifold 2c1 and the cathode manifold 2b1 are the film electrode composite 5 in a direction intersecting the arrangement direction of the anode separator 4c, the cathode separator 4d and the membrane electrode composite 5 (hereinafter, simply referred to as the arrangement direction). It is provided independently of each other on the outside of the. The anode inlet manifold 2a1 is connected to the anode inlet 2a, the anode outlet manifold 2c1 is connected to the anode outlet 2c, and the cathode manifold 2b1 is connected to the cathode outlet 2b. The membrane electrode composite 5 has an electrolyte membrane and an anode electrode and a cathode electrode provided on both sides of the electrolyte membrane in the thickness direction, respectively. An anode gas diffusion layer 11a and a cathode gas diffusion layer 11b are attached to both sides of the membrane electrode composite 5 in the thickness direction by heat welding. The anode gas diffusion layer 11a is arranged in the first gap 31 described later, and the cathode gas diffusion layer 11b is arranged in the second gap 32 described later. The membrane electrode composite 5 and the anode separator 4c and the cathode separator 4d that sandwich the membrane electrode composite 5 form a single cell. In the present embodiment, the water electrolysis stack 1 is composed of three single cells 60 stacked in the arrangement direction. Anode end separators 4ca and cathode end separators 4da are arranged on both sides of the three single cells 60 in the arrangement direction. The anode insulating plate 6a and the cathode insulating plate 6b are arranged on both sides of the anode end separator 4ca and the cathode end separator 4da in the arrangement direction, and the positive electrode side is further outside in the arrangement direction of the anode insulating plate 6a and the cathode insulating plate 6b. The end plate 7a and the negative electrode side end plate 7b are arranged. In the water electrolysis stack 1, each component constituting the water electrolysis stack 1 is pressurized so as to be in close contact with each other in the arrangement direction, and this pressurized state is maintained by being tightened by the bolt 8 and the nut 9. The water electrolysis stack 1 is not limited to the case of being composed of three single cells 60, and may be composed of one or two single cells 60, or may be composed of four or more single cells 60. You may.

膜電極複合体5の配列方向に交差する方向における外周端は、樹脂枠体15a及び15bで囲まれている。樹脂枠体15a及び15bは、熱溶着によって膜電極複合体5と一体化されている。樹脂枠体15a及び15bの材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。 The outer peripheral ends of the membrane electrode composite 5 in the direction intersecting the arrangement direction are surrounded by the resin frames 15a and 15b. The resin frames 15a and 15b are integrated with the membrane electrode composite 5 by heat welding. As the material of the resin frames 15a and 15b, for example, a thermoplastic resin can be used.

アノードセパレータ4cは、高電位耐性を有する材料(例えば、チタンを含む材料)で構成されている。なお、高電位耐性を有する材料とは、水素ガスがイオン化する電位では未だイオン化しない材料を意味する。アノードセパレータ4cは、一例として薄板状で、配列方向において膜電極複合体5に対向する中央部と、中央部の配列方向に交差する方向の外側に配置された外周部とを有している。アノードセパレータ4cの中央部には、アノードセパレータ4cの中央部を配列方向に貫通するアノード側入口4ciおよびアノード側出口4cxが設けられている。アノード側入口4ciは、アノード入口マニホールド2a1の近傍に配置され、アノード入口マニホールド2a1と、アノードセパレータ4c及び膜電極複合体5の間の第1隙間31とに連通している。アノード側出口4cxは、アノード出口マニホールド2c1の近傍に配置され、第1隙間31と、アノード出口マニホールド2c1とに連通している。第1隙間31は、配列方向に交差する方向の両端を除いて、アノードガス拡散層11aで満たされている。 The anode separator 4c is made of a material having high potential resistance (for example, a material containing titanium). The material having high potential resistance means a material that is not yet ionized at the potential at which hydrogen gas is ionized. The anode separator 4c has a thin plate shape as an example, and has a central portion facing the membrane electrode composite 5 in the arrangement direction and an outer peripheral portion arranged on the outer side in a direction intersecting the arrangement direction of the central portion. At the central portion of the anode separator 4c, an anode side inlet 4ci and an anode side outlet 4cx penetrating the central portion of the anode separator 4c in the arrangement direction are provided. The anode side inlet 4ci is arranged in the vicinity of the anode inlet manifold 2a1 and communicates with the anode inlet manifold 2a1 and the first gap 31 between the anode separator 4c and the membrane electrode composite 5. The anode side outlet 4cx is arranged in the vicinity of the anode outlet manifold 2c1 and communicates with the first gap 31 and the anode outlet manifold 2c1. The first gap 31 is filled with the anode gas diffusion layer 11a except for both ends in the direction intersecting the arrangement direction.

カソードセパレータ4dは、水素耐性を有する材料(例えば、ステンレスまたはカーボンを含む材料)で構成されている。なお、水素耐性を向上させる場合、カーボンを含む材料でカソードセパレータ4dを形成するのが好ましい。また、強度を向上させる場合、ステンレスを含む材料でカソードセパレータ4dを形成するのが好ましい。カソードセパレータ4dは、一例として薄板状で、配列方向において膜電極複合体5に対向する中央部と、中央部の配列方向に交差する方向の外側に配置された外周部とを有している。カソードセパレータ4dの中央部には、カソードセパレータ4dの中央部を配列方向に貫通するカソード側出口4dxが設けられている。カソード側出口4dxは、カソードマニホールド2b1の近傍に配置され、膜電極複合体5及びカソードセパレータ4dとの間の第2隙間32とカソードマニホールド2b1とに連通している。第2隙間32は、膜電極複合体5により第1隙間31に対して仕切られており、配列方向に交差する方向の両端を除いて、カソードガス拡散層11bで満たされている。 The cathode separator 4d is made of a material having hydrogen resistance (for example, a material containing stainless steel or carbon). When improving the hydrogen resistance, it is preferable to form the cathode separator 4d with a material containing carbon. Further, in order to improve the strength, it is preferable to form the cathode separator 4d with a material containing stainless steel. The cathode separator 4d has a thin plate shape as an example, and has a central portion facing the membrane electrode composite 5 in the arrangement direction and an outer peripheral portion arranged on the outer side in a direction intersecting the arrangement direction of the central portion. A cathode side outlet 4dx that penetrates the central portion of the cathode separator 4d in the arrangement direction is provided at the central portion of the cathode separator 4d. The cathode side outlet 4dx is arranged in the vicinity of the cathode manifold 2b1 and communicates with the second gap 32 between the membrane electrode composite 5 and the cathode separator 4d and the cathode manifold 2b1. The second gap 32 is partitioned from the first gap 31 by the membrane electrode composite 5, and is filled with the cathode gas diffusion layer 11b except for both ends in the direction intersecting the arrangement direction.

水電解スタック1は、さらにアノード側封止部40およびカソード側封止部50を備える。アノード側封止部40は、アノードセパレータ4cと共にアノード入口マニホールド2a1およびアノード出口マニホールド2c1とを構成している。アノード入口マニホールド2a1およびアノード出口マニホールド2c1は、図1Bに示すように、各単セル60に対してそれぞれ設けられている。各単セル60に対応するアノード入口マニホールド2a1およびアノード出口マニホールド2c1は、アノードセパレータ4cの外周部に設けられた貫通孔71を介して相互に接続されている。また、カソード側封止部50は、カソードセパレータ4dと共にカソードマニホールド2b1を構成している。カソードマニホールド2b1は、図1Cに示すように、各単セル60に対してそれぞれ設けられている。各単セル60に対応するカソードマニホールド2b1は、カソードセパレータ4dの外周部に設けられた貫通孔72を介して相互に接続されている。 The water electrolysis stack 1 further includes an anode-side sealing portion 40 and a cathode-side sealing portion 50. The anode-side sealing portion 40 constitutes the anode inlet manifold 2a1 and the anode outlet manifold 2c1 together with the anode separator 4c. The anode inlet manifold 2a1 and the anode outlet manifold 2c1 are provided for each single cell 60 as shown in FIG. 1B. The anode inlet manifold 2a1 and the anode outlet manifold 2c1 corresponding to each single cell 60 are connected to each other via a through hole 71 provided in the outer peripheral portion of the anode separator 4c. Further, the cathode side sealing portion 50 constitutes a cathode manifold 2b1 together with the cathode separator 4d. As shown in FIG. 1C, the cathode manifold 2b1 is provided for each single cell 60. The cathode manifolds 2b1 corresponding to each single cell 60 are connected to each other via a through hole 72 provided in the outer peripheral portion of the cathode separator 4d.

アノード側封止部40は、一例として、アノード電極シール12b、アノードマニホールドシール12e、及び、マニホールドシール被覆部12fを有している。アノード電極シール12bは、アノードセパレータ4cと樹脂枠体15aとの間を封止している。これにより、流体が第1隙間31からアノードセパレータ4cと樹脂枠体15aとの間を通って樹脂枠体15aの配列方向に交差する方向の外側に流出しないようにしている。アノードマニホールドシール12eは、アノードセパレータ4cの外周部に配置され、配列方向に沿って延びている。アノードマニホールドシール12eは、アノード端セパレータ4caとアノードセパレータ4cの外周部との間、隣接するアノードセパレータ4cの外周部の間、及び、アノードセパレータ4cの外周部とカソード端セパレータ4daとの間をそれぞれ封止している。マニホールドシール被覆部12fは、その一部が配列方向に交差する方向において膜電極複合体5とアノードマニホールドシール12eとの間に配置され、アノードセパレータ4cとカソードセパレータ4dとの間を封止している。また、マニホールドシール被覆部12fは、アノードセパレータ4cと共に、アノード入口マニホールド2a1とアノード側入口4ciとを接続する流路33と、アノード出口マニホールド2c1とアノード側出口4cxとを接続する流路34とを構成している。 As an example, the anode-side sealing portion 40 has an anode electrode seal 12b, an anode manifold seal 12e, and a manifold seal covering portion 12f. The anode electrode seal 12b seals between the anode separator 4c and the resin frame 15a. As a result, the fluid is prevented from flowing out from the first gap 31 through the space between the anode separator 4c and the resin frame body 15a in the direction intersecting the arrangement direction of the resin frame body 15a. The anode manifold seal 12e is arranged on the outer peripheral portion of the anode separator 4c and extends along the arrangement direction. The anode manifold seal 12e is provided between the anode end separator 4ca and the outer peripheral portion of the anode separator 4c, between the outer peripheral portions of the adjacent anode separators 4c, and between the outer peripheral portion of the anode separator 4c and the cathode end separator 4da, respectively. It is sealed. The manifold seal covering portion 12f is arranged between the membrane electrode composite 5 and the anode manifold seal 12e in a direction in which a part thereof intersects in the arrangement direction, and seals between the anode separator 4c and the cathode separator 4d. There is. Further, the manifold seal covering portion 12f, together with the anode separator 4c, has a flow path 33 connecting the anode inlet manifold 2a1 and the anode side inlet 4ci, and a flow path 34 connecting the anode outlet manifold 2c1 and the anode side outlet 4cx. It is composed.

カソード側封止部50は、一例として、カソード電極シール12c、カソードマニホールドシール12d、及び、マニホールドシール被覆部12fを有している。カソード電極シール12cは、カソードセパレータ4dと樹脂枠体15bとの間を封止している。これにより、流体が第2隙間32からカソードセパレータ4dと樹脂枠体15bとの間を通って樹脂枠体15aの配列方向に交差する方向の外側に流出しないようにしている。カソードマニホールドシール12dは、カソードセパレータ4dの外周部に配置され、配列方向に沿って延びている。カソードマニホールドシール12eは、アノード端セパレータ4caとカソードセパレータ4dの外周部との間、及び、隣接するカソードセパレータ4dの外周部の間をそれぞれ封止している。マニホールドシール被覆部12fは、その一部が配列方向に交差する方向において膜電極複合体5とカソードマニホールドシール12dとの間に配置され、アノードセパレータ4cとカソードセパレータ4dとの間を封止している。また、マニホールドシール被覆部12fは、カソードセパレータ4dまたはアノード端セパレータ4caと共に、カソード側出口4dxとカソードマニホールド2b1とを接続する流路35を構成している。 As an example, the cathode side sealing portion 50 has a cathode electrode seal 12c, a cathode manifold seal 12d, and a manifold seal covering portion 12f. The cathode electrode seal 12c seals between the cathode separator 4d and the resin frame body 15b. As a result, the fluid is prevented from flowing out from the second gap 32 through the space between the cathode separator 4d and the resin frame body 15b in the direction intersecting the arrangement direction of the resin frame body 15a. The cathode manifold seal 12d is arranged on the outer peripheral portion of the cathode separator 4d and extends along the arrangement direction. The cathode manifold seal 12e seals between the anode end separator 4ca and the outer peripheral portion of the cathode separator 4d, and between the outer peripheral portions of the adjacent cathode separator 4d, respectively. The manifold seal covering portion 12f is arranged between the membrane electrode composite 5 and the cathode manifold seal 12d in a direction in which a part thereof intersects in the arrangement direction, and seals between the anode separator 4c and the cathode separator 4d. There is. Further, the manifold seal covering portion 12f, together with the cathode separator 4d or the anode end separator 4ca, constitutes a flow path 35 connecting the cathode side outlet 4dx and the cathode manifold 2b1.

カソードマニホールドシール12d及びアノードマニホールドシール12eの材料は特に限定されず、例えばゴム等を用いることができる。カソードマニホールドシール12d及びアノードマニホールドシール12eは、面シール、オーリングまたはリップリングを用いることができるが、オーリング又はリップリングを用いるのが好ましい。カソードマニホールドシール12dおよびアノードマニホールドシール12eとして、接触ピーク面圧の高いオーリングまたはリップリングを用いることで、水電解スタック1内に備蓄可能な水素の量を増加させることができる。 The materials of the cathode manifold seal 12d and the anode manifold seal 12e are not particularly limited, and for example, rubber or the like can be used. For the cathode manifold seal 12d and the anode manifold seal 12e, a surface seal, an O-ring or a lip ring can be used, but it is preferable to use an O-ring or a lip ring. By using an auring or lip ring having a high contact peak surface pressure as the cathode manifold seal 12d and the anode manifold seal 12e, the amount of hydrogen that can be stored in the water electrolysis stack 1 can be increased.

なお、アノード電極シール12bの樹脂枠体15aに対する接点と、カソード電極シール12cの樹脂枠体15bに対する接点とは、配列方向に延びる直線上に位置しているのが好ましい。この場合、アノード電極シール12bおよびカソード電極シール12cの弾性によるピーク面圧が膜電極複合体5に伝わるので、流体の漏れ、特に、アノード側の流体である高電位水およびアノードガスとカソード側の流体であるカソードガスとの混合(クロスリーク)を防ぐことができる。 The contact point of the anode electrode seal 12b with respect to the resin frame body 15a and the contact point of the cathode electrode seal 12c with respect to the resin frame body 15b are preferably located on a straight line extending in the arrangement direction. In this case, since the peak surface pressure due to the elasticity of the anode electrode seal 12b and the cathode electrode seal 12c is transmitted to the membrane electrode composite 5, fluid leakage, in particular, high potential water and the anode gas which are the fluids on the anode side and the cathode side Mixing with the cathode gas, which is a fluid (cross leak), can be prevented.

<第2実施形態>
第2実施形態の水電解スタック1の正面図は図1Aと同様であり、図4Aは図1Aの線α1に沿った断面図を示し、図4Bは図1Aの線β1に沿った断面図を示す。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
<Second Embodiment>
The front view of the water electrolysis stack 1 of the second embodiment is the same as that of FIG. 1A, FIG. 4A shows a cross-sectional view taken along line α1 of FIG. 1A, and FIG. 4B shows a cross-sectional view taken along line β1 of FIG. 1A. show. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、水電解スタック1が、カソードマニホールドシール12dの配列方向に交差する方向の外側に設けられて、カソードマニホールドシール12dを支持するカソード側支持壁をさらに備える。カソード側支持壁は、一例として、円筒形状を有し、2つの円筒(以下、第1円筒4e1および第2円筒4e2という。)で構成されている。第1円筒4e1は、カソードセパレータ4dの外周部から配列方向に沿ってカソード排出口2bに向かって延びている。第2円筒4e2は、カソードセパレータ4dの外周部またはアノード端セパレータ4caから配列方向に沿って第1円筒4e1とは反対に延びている。第1円筒4e1及び第2円筒4e2の間は、カソードマニホールドシール12dから突出するシール部材51により封止されている。第1円筒4e1及び第2円筒4e2は、カソードマニホールド2b1内部の空間の圧力が上昇した場合でも、カソードマニホールドシール12dが膨らむのを抑制して、カソードマニホールドシール12dがずれることにより、アノード側の流体および/またはカソード側の流体のリークが発生することを防ぐことができる。 In the present embodiment, the water electrolysis stack 1 is provided outside in the direction intersecting the arrangement direction of the cathode manifold seal 12d, and further includes a cathode side support wall for supporting the cathode manifold seal 12d. As an example, the cathode side support wall has a cylindrical shape and is composed of two cylinders (hereinafter, referred to as a first cylinder 4e1 and a second cylinder 4e2). The first cylinder 4e1 extends from the outer peripheral portion of the cathode separator 4d toward the cathode discharge port 2b along the arrangement direction. The second cylinder 4e2 extends from the outer peripheral portion of the cathode separator 4d or the anode end separator 4ca along the arrangement direction in the opposite direction to the first cylinder 4e1. The space between the first cylinder 4e1 and the second cylinder 4e2 is sealed by a seal member 51 protruding from the cathode manifold seal 12d. The first cylinder 4e1 and the second cylinder 4e2 suppress the expansion of the cathode manifold seal 12d even when the pressure in the space inside the cathode manifold 2b1 rises, and the cathode manifold seal 12d is displaced, so that the fluid on the anode side is displaced. And / or it is possible to prevent the leakage of the fluid on the cathode side.

なお、本実施形態では、図4Aに示すように、カソードマニホールドシール12dのようにアノードセパレータ4cを支持する支持壁が設けられていない。しかし、水電解スタック1は、アノードマニホールドシール12eの配列方向に交差する方向の外側に設けられ、アノードマニホールドシール12eを支持するアノード側支持壁をさらに備えてもよい。この場合、アノード入口マニホールド2a1及びアノード出口マニホールド2c1内部の空間の圧力が上昇した場合でも、アノードマニホールドシール12eが膨らむのを抑制して、アノードマニホールドシール12eがずれることにより、アノード側の流体および/またはカソード側の流体のリークが発生することを防ぐことができる。もちろん、水電解スタック1は、カソード側支持壁およびアノード側支持壁のいずれか一方のみを備えてもよいし、カソード側支持壁およびアノード側支持壁の両方を備えてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 4A, the support wall for supporting the anode separator 4c is not provided like the cathode manifold seal 12d. However, the water electrolysis stack 1 may be provided outside the direction intersecting the arrangement direction of the anode manifold seal 12e, and may further include an anode side support wall that supports the anode manifold seal 12e. In this case, even when the pressure in the space inside the anode inlet manifold 2a1 and the anode outlet manifold 2c1 rises, the anode manifold seal 12e is suppressed from swelling and the anode manifold seal 12e is displaced, so that the fluid on the anode side and / Alternatively, it is possible to prevent the leakage of the fluid on the cathode side. Of course, the water electrolysis stack 1 may include only one of the cathode side support wall and the anode side support wall, or may include both the cathode side support wall and the anode side support wall.

<第3実施形態>
第3実施形態の水電解スタック1の正面図は図1Aと同様であり、図5Aは図1Aの線α1に沿った断面図を示し、図5Bは図1Aの線β1に沿った断面図を示す。なお、第1実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
<Third Embodiment>
The front view of the water electrolysis stack 1 of the third embodiment is the same as that of FIG. 1A, FIG. 5A shows a cross-sectional view taken along line α1 of FIG. 1A, and FIG. 5B shows a cross-sectional view taken along line β1 of FIG. 1A. show. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施形態では、アノードマニホールドシール12eが、熱可塑性のアノードマニホールドシールブロック12ga(樹脂ブロックの一例)及びオーリング12h1で構成されている。また、カソードマニホールドシール12dが、熱可塑性のカソードマニホールドシールブロック12gb(樹脂ブロックの一例)及びオーリング12h1で構成されている。オーリング12h1は、アノードマニホールドシールブロック12gaおよびカソードマニホールドシールブロック12gbの両端にそれぞれ配置されている。また、本実施形態では、アノード電極シール12b及びカソード電極シール12cが、樹脂ブロックで構成され、樹脂枠体15a、15bにそれぞれ一体に形成されている。アノード電極シール12bの先端およびカソード電極シール12cの先端に、オーリング12h2がそれぞれ配置されている。本実施形態では、さらに、マニホールドシール被覆部12fも樹脂ブロックで構成され、マニホールドシール被覆部12fの両端に、オーリング12h3がそれぞれ配置されている。 In the present embodiment, the anode manifold seal 12e is composed of a thermoplastic anode manifold seal block 12ga (an example of a resin block) and an O-ring 12h1. Further, the cathode manifold seal 12d is composed of a thermoplastic cathode manifold seal block 12gb (an example of a resin block) and an auring 12h1. The O-rings 12h1 are arranged at both ends of the anode manifold seal block 12ga and the cathode manifold seal block 12gb, respectively. Further, in the present embodiment, the anode electrode seal 12b and the cathode electrode seal 12c are made of a resin block and are integrally formed with the resin frames 15a and 15b, respectively. O-rings 12h2 are arranged at the tip of the anode electrode seal 12b and the tip of the cathode electrode seal 12c, respectively. In the present embodiment, the manifold seal covering portion 12f is also composed of a resin block, and O-rings 12h3 are arranged at both ends of the manifold seal covering portion 12f.

このように、本実施形態では、アノードマニホールドシール12eが、熱可塑性のアノードマニホールドシールブロック12ga及びオーリング12h1で構成され、カソードマニホールドシール12dが、熱可塑性のカソードマニホールドシールブロック12gb及びオーリング12h1で構成されている。オーリング12h1は位置ずれを起こし難いため、カソード出口マニホールド2b1内部の圧力が上昇した場合でも、アノード側の流体および/またはカソード側の流体のリークが発生することを防ぐことができる。アノード電極シール12b、カソード電極シール12c及びマニホールドシール被覆部12fを樹脂ブロックおよびオーリング12h2、12h3で構成することでも同様の効果を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the anode manifold seal 12e is composed of the thermoplastic anode manifold seal block 12ga and the Oling 12h1, and the cathode manifold seal 12d is the thermoplastic cathode manifold seal block 12gb and the Oling 12h1. It is configured. Since the O-ring 12h1 is unlikely to cause misalignment, it is possible to prevent the leakage of the fluid on the anode side and / or the fluid on the cathode side even when the pressure inside the cathode outlet manifold 2b1 rises. The same effect can be obtained by forming the anode electrode seal 12b, the cathode electrode seal 12c, and the manifold seal covering portion 12f with the resin block and the Olling 12h2, 12h3.

また、本実施形態では、アノードマニホールドシールブロック12ga及びカソードマニホールドシールブロック12gb等の樹脂ブロックとして、例えばPPまたはPPE等の軽量で安価な熱可塑樹脂の成形品を用いることができる。このため、カソードマニホールドシール12d及びアノードマニホールドシール12e等の樹脂ブロック全体をフッソゴム等の材料で形成する場合と比較して、製造コストを低減することができる。 Further, in the present embodiment, as the resin blocks such as the anode manifold seal block 12ga and the cathode manifold seal block 12gb, a lightweight and inexpensive thermoplastic resin such as PP or PPE can be used. Therefore, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the entire resin block such as the cathode manifold seal 12d and the anode manifold seal 12e is made of a material such as fluorine rubber.

以下、本開示の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present disclosure will be described.

<水電解スタックの作製>
(実施例1)
図1B及び図1Cに示す水電解スタック1を作製した。アノードセパレータ4cは、材料として純チタンプレートを用い、純チタンプレートをプレス加工することにより形成した。カソードセパレータ4dは、材料としてステンレスSUS316Lプレートを用い、ステンレスSUS316Lプレートをプレス加工することにより形成した。その後、アノードセパレータ4cに、アノード電極シール12b及びカソードマニホールドシール12dをインサード成形にて取り付けた。また、カソードセパレータ4dに、カソード電極シール12c及びアノードマニホールドシール12eをインサード成形にて取り付けた。カソードマニホールドシール12d及びアノードマニホールドシール12eの材料として、ゴムを成形したものを用いた。
<Making a water electrolysis stack>
(Example 1)
The water electrolysis stack 1 shown in FIGS. 1B and 1C was produced. The anode separator 4c was formed by using a pure titanium plate as a material and pressing the pure titanium plate. The cathode separator 4d was formed by using a stainless SUS316L plate as a material and pressing the stainless SUS316L plate. Then, the anode electrode seal 12b and the cathode manifold seal 12d were attached to the anode separator 4c by in-third molding. Further, the cathode electrode seal 12c and the anode manifold seal 12e were attached to the cathode separator 4d by in-third molding. As the material of the cathode manifold seal 12d and the anode manifold seal 12e, a molded rubber material was used.

(実施例2)
図4A及び図4Bに示す水電解スタック1を作製した。実施例2では、カソードセパレータ4dの材料として、粉体カーボンに熱硬化樹脂を混錬した材料ペーストを加熱装置つき金型で圧縮成形したカーボンの圧縮成型品を使用した。カソードセパレータ4d以外の構成は実施例1と同様の材料および方法を用いて作製した。
(Example 2)
The water electrolysis stack 1 shown in FIGS. 4A and 4B was produced. In Example 2, as the material of the cathode separator 4d, a compression-molded product of carbon obtained by compression-molding a material paste obtained by kneading a thermosetting resin with powder carbon with a mold equipped with a heating device was used. The configurations other than the cathode separator 4d were prepared using the same materials and methods as in Example 1.

(実施例3)
図5A及び図5Bに示す水電解スタック1を作製した。実施例3では、熱可塑性樹脂及びオーリングを用いて、アノード電極シール12b、カソード電極シール12c、カソードマニホールドシール12d、アノードマニホールドシール12e及びマニホールドシール被覆部12fを形成した。アノード側封止部40およびカソード側封止部50以外の構成は実施例1と同様の材料および方法を用いて作製した。
(Example 3)
The water electrolysis stack 1 shown in FIGS. 5A and 5B was produced. In Example 3, the anode electrode seal 12b, the cathode electrode seal 12c, the cathode manifold seal 12d, the anode manifold seal 12e, and the manifold seal covering portion 12f were formed using the thermoplastic resin and the Oling. The configurations other than the anode-side sealing portion 40 and the cathode-side sealing portion 50 were manufactured using the same materials and methods as in Example 1.

(比較例1)
図6A及び図6Bに示す水電解スタック100を作製した。比較例1の水電解スタック100は、実施例1〜3と同様に、表面に、アノード入口102a、カソード出口102b、及びアノード出口102cが形成されている。図7A〜図7Cに、図6Bの正面図における線α、β、γに沿った断面図を示す。
(Comparative Example 1)
The water electrolysis stack 100 shown in FIGS. 6A and 6B was produced. Similar to Examples 1 to 3, the water electrolysis stack 100 of Comparative Example 1 has an anode inlet 102a, a cathode outlet 102b, and an anode outlet 102c formed on the surface thereof. 7A-7C show cross-sectional views along lines α, β, γ in the front view of FIG. 6B.

比較例1の水電解スタックは、4枚の複極板4と3枚の膜電極複合体105とを交互に積層した構造であり、水電解スタックの最外周に断熱材10が配置されている。複極板4は、厚さ方向に積層された純チタンプレートのアノードセパレータ4a及びステンレスSUS316Lプレートのカソードセパレータ4bで構成されている。各複極板4と各膜電極複合体105との間には、シール112が配置されている。アノード入口マニホールド102a1、カソード出口マニホールド102b1、及びアノード出口マニホールド102c1は、膜電極複合体105、マニホールドシール112aおよび流体が通過可能な多孔質スペーサ14で構成され、多孔質スペーサ14を介してガス拡散層111a、111bとの間で流体が移動可能な構造としている。比較例1の水電解スタック100では、図7Dに示すように、アノード入口マニホールド102a1、カソード出口マニホールド102b1、アノード出口マニホールド102c1及びガス拡散層111a,111bは、シール112と、膜電極複合体105の電解質膜との接触線13の内側に配置されている。なお、外形線105aは膜電極複合体105の外形線を示す。 The water electrolysis stack of Comparative Example 1 has a structure in which four double electrode plates 4 and three membrane electrode composites 105 are alternately laminated, and the heat insulating material 10 is arranged on the outermost periphery of the water electrolysis stack. .. The multi-pole plate 4 is composed of an anode separator 4a of a pure titanium plate laminated in the thickness direction and a cathode separator 4b of a stainless SUS316L plate. A seal 112 is arranged between each double electrode plate 4 and each film electrode complex 105. The anode inlet manifold 102a1, the cathode outlet manifold 102b1, and the anode outlet manifold 102c1 are composed of a membrane electrode composite 105, a manifold seal 112a, and a porous spacer 14 through which a fluid can pass, and a gas diffusion layer is provided via the porous spacer 14. The structure is such that the fluid can move between the 111a and 111b. In the water electrolysis stack 100 of Comparative Example 1, as shown in FIG. 7D, the anode inlet manifold 102a1, the cathode outlet manifold 102b1, the anode outlet manifold 102c1 and the gas diffusion layers 111a and 111b have the seal 112 and the membrane electrode composite 105. It is arranged inside the contact line 13 with the electrolyte membrane. The outer line 105a indicates the outer line of the membrane electrode complex 105.

<評価試験>
実施例1〜3及び比較例1の水電解スタック1,100の評価に用いた装置について説明する。
<Evaluation test>
The apparatus used for the evaluation of the water electrolysis stacks 1, 100 of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 will be described.

(耐圧性能評価装置)
図2Aに水電解スタック1,100の耐圧性能評価装置16aの模式図を示す。耐圧性能評価装置16aでは、窒素ボンベ17と水電解スタック1のカソード排出口2bとを配管で接続し、2方弁18を開いて配管経路に設定した圧力の窒素を供給する。配管の途中には、出口の圧力が設定値になるために必要な窒素を窒素ボンベ17から水電解スタック1,100に流すことができるオートプレッシャーレギュレータ19と、配管を流れる窒素の流量を測定する流量計20とが設置されている。水電解スタック1,100の耐圧性能評価時には、オートプレッシャーレギュレータ19に、所定の圧力を設定し、圧力計21が示す圧力が一定になり、さらに流量が安定した所で流量計20の値を記録する。この流量は、水電解スタック1,100のカソード経路内を設定した圧力に保つために必要な窒素の流量を示している。オートプレッシャーレギュレータ19の設定圧力を徐々に上昇させ、それに応じて流量を記録していき、流量がある一定値を越えた場合に、その直前の圧力が水電解スタック1,100の耐圧性能の限界と判断し、この圧力を水電解スタック1,100の限界圧力とする。
(Withstand voltage performance evaluation device)
FIG. 2A shows a schematic diagram of the withstand voltage performance evaluation device 16a of the water electrolysis stacks 1,100. In the pressure resistance performance evaluation device 16a, the nitrogen cylinder 17 and the cathode discharge port 2b of the water electrolysis stack 1 are connected by a pipe, and the two-way valve 18 is opened to supply nitrogen at a pressure set in the pipe path. In the middle of the pipe, the auto pressure regulator 19 that can flow the nitrogen required for the outlet pressure to the set value from the nitrogen cylinder 17 to the water electrolysis stacks 1 and 100, and the flow rate of nitrogen flowing through the pipe are measured. A flow meter 20 is installed. When evaluating the withstand voltage performance of the water electrolysis stacks 1, 100, a predetermined pressure is set in the auto pressure regulator 19, the pressure indicated by the pressure gauge 21 becomes constant, and the value of the flow meter 20 is recorded when the flow rate is stable. do. This flow rate indicates the flow rate of nitrogen required to maintain a set pressure in the cathode path of the water electrolysis stacks 1,100. The set pressure of the auto pressure regulator 19 is gradually increased, and the flow rate is recorded accordingly. When the flow rate exceeds a certain value, the pressure immediately before that is the limit of the withstand voltage performance of the water electrolysis stack 1,100. This pressure is set as the limit pressure of the water electrolysis stacks 1,100.

(水電解性能評価装置)
図2Bに水電解スタック1,100の水電解性能評価装置16bの模式図を示す。水電解性能評価装置16bでは、ポンプ22によってアノード側気液分離装置23aと水電解スタック1、100のアノード側流体流通部との間で水を循環させる。アノード側気液分離装置23aは、水電解スタック1、100のアノード排出口2cから排出された酸素と水との混合物を分離し、分離した水をアノード流入口2aへ循環させる。また、分離した酸素はアノード希釈装置24aに送られる。アノード貴社九装置24aは、アノード側気液分離装置23aから送られた酸素を窒素ボンベ17から供給された窒素と混合して希釈し、排気口26を通じて屋外へ排気する。カソード側気液分離装置23bもアノード側気液分離装置23aと同様に、水電解スタック1、100のカソード排出口2bから排出された水分を含む水素をドライ水素と水分とに分離する。水分が分離されたあとのドライ水素は、一旦、カソード側気液分離装置23b内の気相部で蓄積される。ソード側気液分離装置23b内の圧力がオートプレッシャーレギュレータ19の設定値以上になると、ドライ水素は、カソード希釈装置24bに流され、窒素ボンベ17から供給された窒素と混合して希釈されて、排気口26を通じて屋外へ排気される。一方、分離された水分は、カソード側水素液分離装置23bの液相内に備蓄され、運転終了後に排水される。水電解スタック1、100の運転にあたっては、電源装置25を起動し、水電解スタック1、100の正極3aと負極3bの間に電圧を印加すると電流が流れる。水電解スタック1、100の電圧及び電流は、電流計25a及び電圧計25bで計測される。水電解スタック1、100の運転中においては、電流が一定の値になるように電源装置25で電圧が調整される。
(Water electrolysis performance evaluation device)
FIG. 2B shows a schematic diagram of the water electrolysis performance evaluation device 16b of the water electrolysis stacks 1, 100. In the water electrolysis performance evaluation device 16b, water is circulated between the anode-side gas-liquid separation device 23a and the anode-side fluid flow sections of the water electrolysis stacks 1 and 100 by the pump 22. The anode-side gas-liquid separation device 23a separates a mixture of oxygen and water discharged from the anode discharge port 2c of the water electrolysis stacks 1 and 100, and circulates the separated water to the anode inlet 2a. Further, the separated oxygen is sent to the anode diluting device 24a. Anode Your company nine device 24a mixes oxygen sent from the anode side gas-liquid separation device 23a with nitrogen supplied from the nitrogen cylinder 17 to dilute it, and exhausts it to the outside through the exhaust port 26. Similar to the anode-side air-liquid separation device 23a, the cathode-side air-liquid separation device 23b also separates hydrogen containing water discharged from the cathode discharge port 2b of the water electrolysis stacks 1 and 100 into dry hydrogen and water. After the water is separated, the dry hydrogen is once accumulated in the gas phase portion in the cathode side gas-liquid separation device 23b. When the pressure in the gas-liquid separation device 23b on the sword side becomes equal to or higher than the set value of the auto pressure regulator 19, the dry hydrogen is flowed to the cathode diluting device 24b, mixed with nitrogen supplied from the nitrogen cylinder 17, and diluted. It is exhausted to the outside through the exhaust port 26. On the other hand, the separated water is stored in the liquid phase of the cathode side hydrogen liquid separation device 23b and drained after the operation is completed. In the operation of the water electrolysis stacks 1 and 100, when the power supply device 25 is started and a voltage is applied between the positive electrode 3a and the negative electrode 3b of the water electrolysis stacks 1 and 100, a current flows. The voltage and current of the water electrolysis stacks 1 and 100 are measured by an ammeter 25a and a voltmeter 25b. During the operation of the water electrolysis stacks 1 and 100, the voltage is adjusted by the power supply device 25 so that the current becomes a constant value.

(評価プロセス)
実施例1〜3及び比較例1の水電解スタック1,100の評価プロセスを説明する。
(1)耐圧性能評価装置16aに水電解スタック1,100を接続して、限界圧力を測定する。なお、安全のためこの限界圧力は、絶対圧力で、水電解装置として常用する圧力の4倍以上であることを確認する。水電解装置として常用する圧力は、0.9(MPa)とした。
(2)水電解性能評価装置16bに、水電解スタックを接続する。
(3)2つの窒素ボンベ17の2方弁18を開にし、アノード希釈装置24aとカソード希釈装置24bとに窒素を流す。流した窒素は排気口26を通じて屋外へ排気する。
(4)ポンプ22を起動し、アノード側気液分離装置23aと水電解スタック1,100のアノード側の流体流通部分との間で水を循環させる。
(5)オートプレッシャーレギュレータ19の圧力を、水電解装置として常用する圧力に設定する。
(6)この状態で、電源装置25によって水電解スタック1,100の正極3aと負極3bとの間に電圧を印加するとともに、流れる電流を電流計25aによって測定する。
(7)測定された電流を水電解スタック1,100の電極の面積で除した値が一定値になるように、電源装置25の電圧を調整し、圧力計21の圧力が設定値になり、かつ、電圧計25bが示す電圧が安定したときの電圧値を記録する。
(8)電圧調整を行った状態で運転を5分間継続し、電源装置25を停止する。
(9)停止状態を5分間継続した後、再び(5)の通電操作に戻る。
(10)(6)〜(9)の通電及び停止操作を規定回数行った後、通電停止状態でポンプ22の運転と希釈装置24a,24bの動作とを約30分継続する。水電解スタック1,100の内部の水素及び酸素が十分排気されたあと、ポンプ22を停止し、希釈装置24a,24bの2方弁18を閉にし、水電解スタック1,100を取り外して実験を終了する。
(Evaluation process)
The evaluation process of the water electrolysis stacks 1, 100 of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 will be described.
(1) The water electrolysis stacks 1, 100 are connected to the pressure resistance performance evaluation device 16a, and the critical pressure is measured. For safety, confirm that this limit pressure is an absolute pressure, which is four times or more the pressure normally used as a water electrolyzer. The pressure commonly used as a water electrolyzer was 0.9 (MPa).
(2) The water electrolysis stack is connected to the water electrolysis performance evaluation device 16b.
(3) The two-way valve 18 of the two nitrogen cylinders 17 is opened, and nitrogen is allowed to flow through the anode diluting device 24a and the cathode diluting device 24b. The flowing nitrogen is exhausted to the outside through the exhaust port 26.
(4) The pump 22 is started to circulate water between the anode-side gas-liquid separation device 23a and the fluid flow portion on the anode side of the water electrolysis stacks 1 and 100.
(5) The pressure of the auto pressure regulator 19 is set to a pressure that is commonly used as a water electrolyzer.
(6) In this state, a voltage is applied between the positive electrode 3a and the negative electrode 3b of the water electrolysis stacks 1,100 by the power supply device 25, and the flowing current is measured by the ammeter 25a.
(7) The voltage of the power supply device 25 is adjusted so that the value obtained by dividing the measured current by the area of the electrodes of the water electrolysis stacks 1, 100 becomes a constant value, and the voltage of the voltmeter 21 becomes the set value. Moreover, the voltage value when the voltage indicated by the voltmeter 25b becomes stable is recorded.
(8) The operation is continued for 5 minutes with the voltage adjusted, and the power supply device 25 is stopped.
(9) After continuing the stopped state for 5 minutes, the process returns to the energization operation of (5).
(10) After performing the energization and stop operations of (6) to (9) a specified number of times, the operation of the pump 22 and the operation of the diluting devices 24a and 24b are continued for about 30 minutes in the energization stop state. After the hydrogen and oxygen inside the water electrolysis stacks 1,100 are sufficiently exhausted, the pump 22 is stopped, the two-way valves 18 of the diluting devices 24a and 24b are closed, and the water electrolysis stacks 1,100 are removed for the experiment. finish.

(評価結果)
実施例1〜3及び比較例1について、上記プロセス(1)で測定した限界圧力を水電解装置として常用する圧力で除した値を安全倍率とし、表1に示す。

Figure 2021178999
(Evaluation results)
Table 1 shows the values obtained by dividing the critical pressure measured in the above process (1) by the pressure commonly used as a water electrolyzer for Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 as a safety magnification.
Figure 2021178999

表1に示すように、比較例1の水電解スタック100と比べ、実施例1〜3の水電解スタック1では安全倍率が大きくなった。 As shown in Table 1, the safety ratio was larger in the water electrolysis stacks 1 of Examples 1 to 3 than in the water electrolysis stack 100 of Comparative Example 1.

実施例1〜2及び比較例1について、上記プロセス(5)〜(8)を繰り返して得られた(6)で記録された電圧値に基づく電圧比を図3に示す。なお、電圧比とは、(5)で測定される電流値を水電解スタック1,100の電極面積で除した値が2.0(A/cm)となるように調整した後の電圧値を所定の値で除した値である。実施例3の水電解スタックについては、実施例1と同様の結果であったため、図3に示していない。 For Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the voltage ratio based on the voltage value recorded in (6) obtained by repeating the above processes (5) to (8) is shown in FIG. The voltage ratio is the voltage value after adjusting so that the value obtained by dividing the current value measured in (5) by the electrode area of the water electrolysis stacks 1,100 is 2.0 (A / cm 2). Is divided by a predetermined value. The water electrolysis stack of Example 3 has the same result as that of Example 1, and is not shown in FIG.

図3の中の折れ線Lは、比較例1の水電解スタック100の評価結果を示す。折れ線Lによると、通電及び停止操作を約700回繰り返した時点において、急激に電圧比が上昇し、電圧値が安全限界である3を超えたため通電が中止された。これは、図7Dに示す比較例1の水電解スタック100のヘッダー領域η1と膜電極複合体105を挟んで対向するカソード側のヘッダー領域とで発生した水素ガスが膜電極複合体105の電解質膜に直接接触し、上記評価プロセス(7)の際にカソードからアノードの領域に水素ガスが拡散し、アノードの酸素と燃焼反応を起こして電解質膜が破損したことで、両極間に微小なクロスリークが発生し、(6)の水電解反応を行うためにより高い電圧が必要になったためであると考えられる。 The polygonal line L in FIG. 3 shows the evaluation result of the water electrolysis stack 100 of Comparative Example 1. According to the polygonal line L, when the energization and stop operations were repeated about 700 times, the voltage ratio suddenly increased and the voltage value exceeded the safety limit of 3, so the energization was stopped. This is because the hydrogen gas generated in the header region η1 of the water electrolysis stack 100 of Comparative Example 1 shown in FIG. 7D and the cathode region on the cathode side facing each other across the membrane electrode composite 105 is the electrolyte membrane of the membrane electrode composite 105. In the evaluation process (7), hydrogen gas diffused from the cathode to the anode region, causing a combustion reaction with the oxygen in the anode and damaging the electrolyte membrane, resulting in a minute cross leak between the two electrodes. It is considered that this is because a higher voltage is required to carry out the water electrolysis reaction of (6).

これに対して、実施例1の水電解スタック1の評価結果を示す折れ線L1では、電圧の若干の増加はみられるものの、通電及び停止操作を約1300回行っても電圧比は急激に変化しなかった。これは、発生した水素ガスが、電解質膜に直性接触しにくい構造であることで、水素ガスが電解質膜を透過して拡散することで燃焼反応が発生したり、クロスリークが発生したりしにくいためであると考えられる。 On the other hand, in the broken line L1 showing the evaluation result of the water electrolysis stack 1 of Example 1, although a slight increase in voltage is observed, the voltage ratio changes sharply even if the energization and stop operations are performed about 1300 times. There wasn't. This is because the generated hydrogen gas has a structure that does not easily come into direct contact with the electrolyte membrane, and the hydrogen gas permeates and diffuses through the electrolyte membrane, causing a combustion reaction or cross leak. It is thought that this is because it is difficult.

さらに、実施例2の水電解スタック1の評価結果を示す折れ線L2では、実施例1の水電解スタック1と比較して若干電圧比が高くなっている。これは、カーボンの材質としての抵抗率が実施例1で用いたSUS316Lに比べて大きいことが原因であると考えられる。しかしながら、この差はわずかであって、水電解スタック1としての性能低下が問題になるほどではなく、また、通電及び停止操作を約1300回行っても電圧比の急激な変化はなかった。 Further, in the broken line L2 showing the evaluation result of the water electrolysis stack 1 of Example 2, the voltage ratio is slightly higher than that of the water electrolysis stack 1 of Example 1. It is considered that this is because the resistivity as a material of carbon is larger than that of SUS316L used in Example 1. However, this difference was small, and the deterioration of the performance of the water electrolysis stack 1 was not a problem, and there was no sudden change in the voltage ratio even when the energization and stop operations were performed about 1300 times.

本開示の水電解スタックは、電力によって水を電気分解して水素を発生させる水素発生装置に利用できる。さらに、本開示の水電解スタックは、燃料電池スタックや、電力によって電気化学的に水素を圧縮する電気化学式水素ポンプにも利用可能である。 The water electrolysis stack of the present disclosure can be used in a hydrogen generator that electrolyzes water by electric power to generate hydrogen. Further, the water electrolysis stack of the present disclosure can also be used for a fuel cell stack and an electrochemical hydrogen pump that electrochemically compresses hydrogen by electric power.

1,100 水電解スタック
2a アノード入口
2b カソード出口
2c アノード出口
2a1 アノード入口マニホールド
2b1 カソード出口マニホールド
2c1 アノード出口マニホールド
3a 正極
3b 負極
4 複極板
104a,4c アノードセパレータ
104b,4d カソードセパレータ
4e1,4e2 円筒
4ca アノード端セパレータ
4da カソード端セパレータ
4ci アノード側入口
4cx アノード側出口
4dx カソード側出口
5,105 膜電極複合体
105a 外形線
6a アノード絶縁板
6b カソード絶縁板
7a 正極側端板
7b 負極側端板
8 ボルト
9 ナット
10 断熱材
11a アノードガス拡散層
11b カソードガス拡散層
112 シール
112aマニホールドシール
12b アノード電極シール
12c カソード電極シール
12d カソードマニホールドシール
12e アノードマニホールドシール
12f マニホールドシール被覆部
12ga アノードマニホールドシールブロック
12gb カソードマニホールドシールブロック
12h1,12h2,12h3 オーリング
13 接触線
14 多孔質スペーサ
15a,15b 樹脂枠体
16a 耐圧性能評価装置
16b 水電解性能評価装置
17 窒素ボンベ
18 2方弁
19 オートプレッシャーレギュレータ
20 流量計
21 圧力計
22 ポンプ
23a アノード側気液分離装置
23b カソード側気液分離装置
24a アノード希釈装置
24b カソード希釈装置
25 電源装置
25a 電流計
25b 電圧計
26 排気口
η1 ヘッダー領域
31 第1隙間
32 第2隙間
33、34、35 流路
40 アノード側封止部
50 カソード側封止部
51 シール部材
60 単セル
71、72 貫通孔
1,100 Water Electrolysis Stack 2a Anode Inlet 2b Anode Outlet 2c Anode Outlet 2a1 Anode Inlet Manifold 2b1 Anode Outlet Manifold 2c1 Anode Outlet Manifold 3a Positive Diameter 3b Negative Negative 4 Polypole Plate 104a, 4c Anode Separator 104b, 4d Cathode Separator 4e1, 4e2 Cylindrical 4ca Anode end separator 4da Anode end separator 4ci Anode side inlet 4cx Anode side outlet 4dx Anode side outlet 5,105 Film electrode composite 105a Outline line 6a Anode insulation plate 6b Cathode insulation plate 7a Positive side end plate 7b Negative side end plate 8 Bolt 9 Nut 10 Insulation 11a Anode gas diffusion layer 11b Anode gas diffusion layer 112 Seal 112a Manifold seal 12b Anode electrode seal 12c Anode electrode seal 12d Anode manifold seal 12e Anode manifold seal 12f Manifold seal Coating part 12ga Anode manifold seal block 12gb Anode manifold seal block 12h1, 12h2, 12h3 Anode 13 Contact line 14 Porous spacer 15a, 15b Resin frame 16a Pressure resistance performance evaluation device 16b Water electrolysis performance evaluation device 17 Nitrogen bomb 18 2-way valve 19 Auto pressure regulator 20 Flow meter 21 Pressure meter 22 Pump 23a Anode side air / liquid separation device 23b Anode side air / liquid separation device 24a Anode diluting device 24b Anode diluting device 25 Power supply device 25a Current meter 25b Voltage meter 26 Exhaust port η1 Header area 31 First gap 32 Second gap 33, 34, 35 Flow path 40 Anode side sealing part 50 Anode side sealing part 51 Sealing member 60 Single cell 71, 72 Through hole

Claims (6)

高電位耐性を有するアノードセパレータと、
前記アノードセパレータに対向しかつ間隔を空けて配置された水素耐性を有するカソードセパレータと、
電解質膜と、前記電解質膜の両面にそれぞれ設けられた電極とを有し、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータの間に配置された膜電極複合体と、
前記アノードセパレータ、前記カソードセパレータ及び前記膜電極複合体の配列方向に交差する方向における前記膜電極複合体の外側に相互に独立して設けられたアノード入口マニホールド、アノード出口マニホールド及びカソードマニホールドと、
を備え、
前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータの各々は、
前記配列方向において前記膜電極複合体に対向する中央部と、
前記中央部の前記配列方向に交差する方向の外側に配置された外周部と、
を有し、
前記アノードセパレータは、
前記アノードセパレータの中央部に設けられ、前記アノードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記アノード入口マニホールドと前記アノードセパレータ及び前記膜電極複合体の間の第1隙間とに連通するアノード側入口と、
前記アノードセパレータの中央部に設けられ、前記アノードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記第1隙間とアノード出口マニホールドとに連通するアノード側出口と、
を有し、
前記カソードセパレータは、
前記カソードセパレータの中央部に設けられ、前記カソードセパレータの中央部を前記配列方向に貫通して、前記膜電極複合体及び前記カソードセパレータとの間の隙間であって前記膜電極複合体により前記第1隙間に対して仕切られた第2隙間と前記カソードマニホールドとに連通するカソード側出口
を有し、
前記アノードセパレータと共に前記アノード入口マニホールド及びアノード出口マニホールドを構成するアノード側封止部と、前記カソードセパレータと共に前記カソードマニホールドを構成するカソード側封止部と、をさらに備える、
水電解スタック。
Anode separator with high potential resistance and
A hydrogen-resistant cathode separator facing the anode separator and spaced apart from the anode separator.
A membrane electrode complex having an electrolyte membrane and electrodes provided on both sides of the electrolyte membrane, respectively, and arranged between the anode separator and the cathode separator.
An anode inlet manifold, an anode outlet manifold, and a cathode manifold provided independently of each other on the outside of the membrane electrode composite in a direction intersecting the arrangement direction of the anode separator, the cathode separator, and the membrane electrode composite.
Equipped with
Each of the anode separator and the cathode separator
A central portion facing the membrane electrode complex in the arrangement direction,
The outer peripheral portion of the central portion arranged outside in the direction intersecting the arrangement direction, and the outer peripheral portion.
Have,
The anode separator is
An anode provided in the central portion of the anode separator, penetrating the central portion of the anode separator in the arrangement direction, and communicating with the anode inlet manifold and the first gap between the anode separator and the membrane electrode composite. Side entrance and
An anode side outlet provided in the central portion of the anode separator, penetrating the central portion of the anode separator in the arrangement direction, and communicating with the first gap and the anode outlet manifold.
Have,
The cathode separator is
It is provided in the central portion of the cathode separator, penetrates the central portion of the cathode separator in the arrangement direction, and is a gap between the membrane electrode composite and the cathode separator. It has a cathode side outlet that communicates with the second gap partitioned from one gap and the cathode manifold.
It further includes an anode-side sealing portion that constitutes the anode inlet manifold and the anode-outlet manifold together with the anode separator, and a cathode-side sealing portion that constitutes the cathode manifold together with the cathode separator.
Water electrolysis stack.
前記カソードセパレータは、カーボンを含む材料から形成される、
請求項1に記載の水電解スタック。
The cathode separator is made of a material containing carbon.
The water electrolysis stack according to claim 1.
前記アノード側封止部が、前記アノードセパレータの外周部に配置されたアノードマニホールドシールを有し、
前記アノードマニホールドシールの前記配列方向に交差する方向の外側に設けられ、前記アノードマニホールドシールを支持するアノード側支持壁をさらに備える、
請求項1又は2に記載の水電解スタック。
The anode-side sealing portion has an anode manifold seal disposed on the outer peripheral portion of the anode separator.
It is further provided with an anode-side support wall provided on the outside of the anode manifold seal in a direction intersecting the arrangement direction and supporting the anode manifold seal.
The water electrolysis stack according to claim 1 or 2.
前記カソード側封止部が、前記カソードセパレータの外周部に配置されたカソードマニホールドシールを有し、
前記カソードマニホールドシールの前記配列方向に交差する方向の外側に設けられ、前記カソードマニホールドシールを支持するカソード側支持壁をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の水電解スタック。
The cathode side sealing portion has a cathode manifold seal arranged on the outer peripheral portion of the cathode separator.
Further provided is a cathode side support wall provided on the outside of the cathode manifold seal in a direction intersecting the arrangement direction and supporting the cathode manifold seal.
The water electrolysis stack according to any one of claims 1 to 3.
前記アノード側封止部が、前記アノードセパレータの外周部に配置されたアノードマニホールドシールを有し、
前記アノードマニホールドシールは、前記配列方向に沿って延びる樹脂ブロックと、前記樹脂ブロックと前記アノードセパレータ4cとの間を封止するオーリングとで構成されている、
請求項1から4のいずれか1項に記載の水電解スタック。
The anode-side sealing portion has an anode manifold seal disposed on the outer peripheral portion of the anode separator.
The anode manifold seal is composed of a resin block extending along the arrangement direction and an O-ring that seals between the resin block and the anode separator 4c.
The water electrolysis stack according to any one of claims 1 to 4.
前記カソード側封止部が、前記カソードセパレータの外周部に配置されたカソードマニホールドシールを有し、
前記カソードマニホールドシールは、前記配列方向に沿って延びる樹脂ブロックと、前記樹脂ブロックと前記カソードセパレータ4dとの間を封止するオーリングとで構成されている、
請求項1から5のいずれか1項に記載の水電解スタック。
The cathode side sealing portion has a cathode manifold seal arranged on the outer peripheral portion of the cathode separator.
The cathode manifold seal is composed of a resin block extending along the arrangement direction and an auring that seals between the resin block and the cathode separator 4d.
The water electrolysis stack according to any one of claims 1 to 5.
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