JP2022088730A - 電気化学的昇圧装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスの圧力をセルユニットに加えるための所定の位置へと当該流体が流入するための経路が塞がれることを防ぐ。【解決手段】実施形態の電気化学的昇圧装置は、第１及び第２の部材、弾性体、流体室及び流体経路を備える。第２の部材は、第１の部材と対向する。弾性体は、第１の部材と第２の部材を押し広げる方向に弾性力を発揮することで、供給ガスが電気によって隔壁である固体高分子型電解膜の反対側に移動する事で高圧化される電気化学セルを押圧する。流体室は、弾性体及び高圧化されたガスが入り、当該ガスの圧力が第１の部材と第２の部材を押し広げる。流体経路は、第１及び第２の部材の少なくともいずれかに形成され、電気化学セルから当該ガスが排出される流路と流体室を繋ぐ。第１及び第２の部材の少なくともいずれかは、電気化学セルの積層体を、高圧化されたガスの圧力を利用して押し付ける事ができるようにその内部に当該ガスを導入する。【選択図】図１
Description
本発明は、電気化学的昇圧装置に関する。
水素などのガスを高圧化、すなわち昇圧する方法として、機械式コンプレッサーの他、電気化学的に水素を固体高分子電解質膜を介して移動させる事で圧縮を行う方法がある。当該セルユニットは、アノード側電極に供給された水素を電気的に水素イオンに変換する。当該水素イオンは、固体高分子電解質膜を移動し、カソード側電極で電子と結合して水素となる。すなわち、電気によって水素が固体高分子電解質膜の別面へ移動する事になる。移動した側において例えばタンクと直結すると、ガスは、行き場がなくなり圧縮され高圧となる。ガス移動の処理量、すなわち昇圧速度を上げる為、セルユニットは複数積層される。
このようなセルユニットを用いた方法では、自身が昇圧した圧力によりセルが開こうとするため、それに負けぬよう積層方向に押圧力を加えることにより、安定した電気分解性能が得られる。一般的には自身が発生する高圧状態よりも強くセルを挟持しなければならない。しかしながら、差圧式水電解分解の装置において自身の発生した圧力をセルの押圧方向に伝達するピストン構造が公知となっている。当該ピストンは、皿ばねなどの弾性力と、セルユニットによって生成された高圧水素の圧力とを用いてセルユニットを押圧する。それ故、高圧ガスを製造しようとしても、それ以上の高圧でセルを押し付ける様な高荷重で積層する必要が無く、各種部材の破壊を抑制する事ができる。
しかしながら、特許文献１で見られるピストン内部には高圧ガスが流れる流路や空間があり、弾性力を発生する皿ばねが配置されるが、ピストン内部の皿ばねが納まる空間では、皿ばねとその接触面によって塞がれ、皿ばねの中央部に高圧ガスが流れないケースがあった。ピストン内部の皿ばねを納めている空間はいくつかある為、こうなると各空間の高圧ガス流入量のバランスがくずれ、即ちピストンが押す荷重が偏在し、ピストン面内の荷重バランスが崩れ、適切にセルユニットを押圧できない場合があった。
本発明は、流体の圧力をセルユニットに加えるための所定の位置へと当該流体が流入するための経路が塞がれることを防ぐことができる電気化学的昇圧装置を提供することを目的とする。
実施形態の電気化学的昇圧装置におけるピストンは、第１の部材、第２の部材、弾性体、流体室及び第１の流体経路を備える。第２の部材は、前記第1の部材と対向する。弾性体は、前記第１の部材と前記第２の部材とを押し広げる方向に弾性力を発揮することで、供給ガスが電気によって隔壁である固体高分子型電解膜の反対側に移動する事で高圧化される電気化学セルを押圧する。流体室は、前記弾性体及び高圧化されたガスが入り、前記高圧化されたガスの圧力が前記第１の部材と前記第２の部材とを押し広げる方向にかかる。第１の流体経路は、前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくともいずれかに形成され、前記電気化学セルから前記高圧化されたガスが排出される流路と前記流体室とを繋ぐ。前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくともいずれかは、前記電気化学セルの積層体を、前記高圧化されたガスの圧力を利用して押し付ける事ができるようにその内部に高圧化された前記ガスを導入する部材である。
本発明の実施形態は、ガスの圧力をセルユニットに加えるための所定の位置へと当該流体が流入するための経路が塞がれることを防ぐことができる。
以下、実施形態に係る電気化学的水素昇圧装置について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、各部の縮尺を適宜変更している場合がある。また、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。また、各図面及び本明細書中において、同一の符号は同様の要素を示す。
図１は、実施形態に係る電気化学的水素昇圧装置１００の外見の一例を示す側面図である。
図１は、実施形態に係る電気化学的水素昇圧装置１００の外見の一例を示す側面図である。
電気化学的水素昇圧装置１００は、水素の昇圧を行う装置である。電気化学的水素昇圧装置１００は、一例として、複数のセルユニット１１０、ピストン部１２０、トッププレート１３０ａ、ボトムプレート１３０ｂ、タイロッド１４０、高圧水素導出口１５０、２つのエンドプレート１６０及び２つの絶縁プレート１７０を含む。なお、電気化学的水素昇圧装置１００は、電気化学的昇圧装置の一例である。
図１に示すセルユニット１１０、ピストン部１２０、トッププレート１３０ａ及びボトムプレート１３０ｂのそれぞれの概形は円柱形であるが、角柱などの他の形状であっても良い。ボトムプレート１３０ｂ、複数のセルユニット１１０、ピストン部１２０及びトッププレート１３０ａは、この順で積層している。
セルユニット１１０は、電気化学的に水素を電解膜の反対側に移動するユニットである。セルユニット１１０が移動する水素は、例えば１ＭＰａ～９０ＭＰａ程度の高圧に昇圧される。また、セルユニット１１０は、水電解による流体製造装置及び高圧化装置においても類似した構成を取る。なお、セルユニット１１０については、後でさらに詳しく説明する。セルユニット１１０は、電気化学セルの一例である。
ピストン部１２０は、セルユニット１１０を押圧する。ピストン部１２０は、一例として円柱状である。なお、ピストン部１２０については、後でさらに詳しく説明する。
トッププレート１３０ａ及びボトムプレート１３０ｂは、トッププレート１３０ａとボトムプレート１３０ｂとでセルユニット１１０及びピストン部１２０を挟み込むように配置される円柱状の部材である。なお、本実施形態の説明において、トッププレート１３０ａの側を電気化学的水素昇圧装置１００の上側とする。そして、ボトムプレート１３０ｂの側を電気化学的水素昇圧装置１００の下側とする。
タイロッド１４０は、ボトムプレート１３０ｂ、複数のセルユニット１１０、ピストン部１２０及びトッププレート１３０ａを挟み込んで締め付けることで、これらを保持する。
高圧水素導出口１５０は、電気化学的水素昇圧装置１００により高圧化された水素を電気化学的水素昇圧装置１００外の水素タンクなどに導出するための配管である。
電気化学的水素昇圧装置１００は、エンドプレート１６０ａ及びエンドプレート１６０ｂの２つのエンドプレート１６０を備える。
エンドプレート１６０ａ及びエンドプレート１６０ｂは、エンドプレート１６０ａとエンドプレート１６０ｂとで複数のセルユニット１１０を上下から挟み込む。また、エンドプレート１６０は、外部電源Ｐへの接続端子を備える。エンドプレート１６０におけるセルユニット１１０挟持面とは反対面に絶縁プレート１７０を配置する事により外部への漏電を防ぐ。１７０は絶縁性をもつものならば塗料やフィルムといった形状でも良い。
エンドプレート１６０ａ及びエンドプレート１６０ｂは、エンドプレート１６０ａとエンドプレート１６０ｂとで複数のセルユニット１１０を上下から挟み込む。また、エンドプレート１６０は、外部電源Ｐへの接続端子を備える。エンドプレート１６０におけるセルユニット１１０挟持面とは反対面に絶縁プレート１７０を配置する事により外部への漏電を防ぐ。１７０は絶縁性をもつものならば塗料やフィルムといった形状でも良い。
電気化学的水素昇圧装置１００は、絶縁プレート１７０ａ及び絶縁プレート１７０ｂの２つの絶縁プレート１７０を備える。
絶縁プレート１７０ａ及び絶縁プレート１７０ｂは、絶縁プレート１７０ａと絶縁プレート１７０ｂとで、複数のセルユニット１１０及び２つのエンドプレート１６０を上下から挟み込むように配置される。絶縁プレート１７０は、エンドプレート１６０と接する配置により、エンドプレート１６０の外部への漏電を防ぐ。絶縁プレート１７０は、例えば、絶縁性を持つ円形状のプレートである。あるいは、絶縁プレート１７０は、絶縁性を持つフィルム又は塗料等であっても良い。
絶縁プレート１７０ａ及び絶縁プレート１７０ｂは、絶縁プレート１７０ａと絶縁プレート１７０ｂとで、複数のセルユニット１１０及び２つのエンドプレート１６０を上下から挟み込むように配置される。絶縁プレート１７０は、エンドプレート１６０と接する配置により、エンドプレート１６０の外部への漏電を防ぐ。絶縁プレート１７０は、例えば、絶縁性を持つ円形状のプレートである。あるいは、絶縁プレート１７０は、絶縁性を持つフィルム又は塗料等であっても良い。
セルユニット１１０について、図２を用いてさらに説明する。図２は、セルユニット１１０の一例を示す軸方向断面図である。
セルユニット１１０は、一例として、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ、アノード側セパレーター１１２ｂ、カソード側給電体１１３ａ、アノード側給電体１１３ｂ、カソード側触媒１１４ａ、アノード側触媒１１４ｂ、常圧水素供給路１１５、常圧水素流路１１６、常圧水素排出路１１７、高圧水素排出路１１８及び高圧水素流路１１９を含む。
セルユニット１１０は、一例として、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ、アノード側セパレーター１１２ｂ、カソード側給電体１１３ａ、アノード側給電体１１３ｂ、カソード側触媒１１４ａ、アノード側触媒１１４ｂ、常圧水素供給路１１５、常圧水素流路１１６、常圧水素排出路１１７、高圧水素排出路１１８及び高圧水素流路１１９を含む。
電解質膜１１１は、例えば、パーフルオロスルホン酸の陽イオン交換型の固体高分子電解質膜である。電解質膜１１１は、例えば円形状の膜である。
カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂは、電解質膜１１１を挟み込むように積層している。カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂは、例えばカーボン部材などによって構成される。あるいは、カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂ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であってもよい。カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂの形状は、例えば円柱状である。
カソード側セパレーター１１２ａは、例えば電解質膜１１１の上側に積層している。
アノード側セパレーター１１２ｂは、カソード側と反対側の電解質膜１１１の下側に積層している。
カソード側セパレーター１１２ａは、例えば電解質膜１１１の上側に積層している。
アノード側セパレーター１１２ｂは、カソード側と反対側の電解質膜１１１の下側に積層している。
カソード側給電体１１３ａ及びアノード側給電体１１３ｂ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。カソード側給電体１１３ａ及びアノード側給電体１１３ｂは、例えば、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％～４６％、より好ましくは、２０％～４０％の範囲内に設定される。カソード側給電体１１３ａ及びアノード側給電体１１３ｂの形状は、例えば、リング状（中空円筒形状）である。
カソード側給電体１１３ａは、カソード側セパレーター１１２ａと電解質膜１１１との間に設けられる。
アノード側給電体１１３ｂは、アノード側セパレーター１１２ｂと電解質膜１１１との間に設けられる。
カソード側給電体１１３ａは、カソード側セパレーター１１２ａと電解質膜１１１との間に設けられる。
アノード側給電体１１３ｂは、アノード側セパレーター１１２ｂと電解質膜１１１との間に設けられる。
カソード側触媒１１４ａは、カソード側給電体１１３ａと電解質膜１１１との間の電解質膜１１１表面に設けられる。カソード側触媒１１４ａは、例えば白金触媒である。
アノード側触媒１１４ｂは、アノード側給電体１１３ｂと電解質膜１１１との間の電解質膜１１１表面に設けられる。アノード側触媒１１４ｂは、例えば白金系触媒又はルテニウム系触媒である。
カソード側触媒１１４ａ及びアノード側触媒１１４ｂの形状は、例えばリング状である。
アノード側触媒１１４ｂは、アノード側給電体１１３ｂと電解質膜１１１との間の電解質膜１１１表面に設けられる。アノード側触媒１１４ｂは、例えば白金系触媒又はルテニウム系触媒である。
カソード側触媒１１４ａ及びアノード側触媒１１４ｂの形状は、例えばリング状である。
常圧水素供給路１１５は、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂを貫通する孔である。常圧水素供給路１１５は、セルユニット１１０に高圧化前の常圧水素を供給するための流路である。
常圧水素流路１１６は、常圧水素供給路１１５と連通している。常圧水素流路１１６は、アノード側給電体１１３ｂに沿うように常圧水素を供給する。
常圧水素流路１１６を流れる常圧水素は、アノード側触媒１１４ｂで電気により水素イオン及び電子に変換される。この反応により生成された水素イオンは、電解質膜１１１を介してカソード側触媒１１４ａ側に移動し、電子と結合して水素となる。当該水素は、カソード側給電体１１３ａ内の高圧水素流路に沿って流動する。
常圧水素流路１１６は、常圧水素供給路１１５と連通している。常圧水素流路１１６は、アノード側給電体１１３ｂに沿うように常圧水素を供給する。
常圧水素流路１１６を流れる常圧水素は、アノード側触媒１１４ｂで電気により水素イオン及び電子に変換される。この反応により生成された水素イオンは、電解質膜１１１を介してカソード側触媒１１４ａ側に移動し、電子と結合して水素となる。当該水素は、カソード側給電体１１３ａ内の高圧水素流路に沿って流動する。
常圧水素排出路１１７は、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂを貫通する孔である。常圧水素排出路１１７は、前述のように供給された常圧水素のうち、水素イオン及び電子に変換されていない未反応分を排出するための流路である。例えば未反応分の常圧水素は循環により再び系内をめぐりセルユニット１１０へ供給される。
高圧水素排出路１１８は、前述のように生成された水素を高圧水素流路１１９に排出するための流路である。
高圧水素流路１１９は、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂを貫通する孔である。高圧水素流路１１９は、セルユニット１１０により高圧化された水素をピストン部１２０及び高圧水素導出口１５０に運ぶための流路である。
高圧水素流路１１９は、電解質膜１１１、カソード側セパレーター１１２ａ及びアノード側セパレーター１１２ｂを貫通する孔である。高圧水素流路１１９は、セルユニット１１０により高圧化された水素をピストン部１２０及び高圧水素導出口１５０に運ぶための流路である。
ピストン部１２０について、図３を用いてさらに説明する。図３は、ピストン部１２０の一例を示す軸方向断面図である。
ピストン部１２０は、一例として、固定部材１２１、可動部材１２２、皿ばね１２３、ばね用軸１２４、リング部材１２５及びシール部材１２６を含む。なお、ピストン部１２０は、絶縁プレート１７０ａに代えて、１２２のエンドプレート１６０ａ側に絶縁材又は絶縁コートなどの絶縁性を有する層を備えても良い。あるいは、ピストン部１２０は、絶縁性を更に高める為に、絶縁プレート１７０ａがあっても絶縁材又は絶縁コートなどの絶縁性を有する層を備えても良い。
ピストン部１２０は、一例として、固定部材１２１、可動部材１２２、皿ばね１２３、ばね用軸１２４、リング部材１２５及びシール部材１２６を含む。なお、ピストン部１２０は、絶縁プレート１７０ａに代えて、１２２のエンドプレート１６０ａ側に絶縁材又は絶縁コートなどの絶縁性を有する層を備えても良い。あるいは、ピストン部１２０は、絶縁性を更に高める為に、絶縁プレート１７０ａがあっても絶縁材又は絶縁コートなどの絶縁性を有する層を備えても良い。
固定部材１２１は、トッププレート１３０ａと可動部材１２２の間にある。固定部材１２１は、トッププレート１３０ａに対して固定されている。固定部材１２１の下側底面は、皿ばね１２３の上面部と接する。固定部材１２１と可動部材１２２の間には隙間がある。固定部材１２１は、一例として、凹部１２１１、溝１２１２、及び高圧水素流路１２１３を含む。固定部材１２１については、図３に加えて図４も用いて説明する。図４は、固定部材１２１の、図３に示すＡ－Ａ線断面図である。なお、固定部材１２１は、第１の部材の一例である。
凹部１２１１は、円柱状の穴である。固定部材１２１は、円周上に等間隔に並んだ複数の凹部１２１１を有する。すなわち、可動部材１２２は、凹部１２１１の軸が同一円周上に同じ角度ずつ間隔を開けて並んでいる。図３及び図４に示す固定部材１２１では、４つの凹部１２１１を有する。したがって、各凹部１２１１の軸と軸の間隔は９０度である。なお、凹部１２１１の数は、４つ以外であっても良い。
溝１２１２は、図４に示すように高圧水素流路１２１３と凹部１２１１とが繋がるように固定部材１２１に形成された溝である。固定部材１２１は、１つの凹部１２１１に対して１つの溝１２１２を有する。溝１２１２の断面積は、ピストン部１２０内の高圧水素流路の最も狭い部分の断面積の２分の１以上であることが好ましい。溝１２１２の断面積がこの面積以上であると、水素が溝１２１２を通って凹部１２１１に入りやすいためである。溝１２１２の流入量を制限することで、凹部１２１１内の圧力の増加速度を抑えることができるため、皿ばね同士のズレによる荷重の偏在をより一層防止することが可能となる。なお、ピストン部１２０内の高圧水素流路は、高圧水素流路１２１３及び高圧水素流路１２２２である。例えば、溝１２１２の断面が長方形である場合、断面積をＳ１、深さをｄ、幅をｗとすると、Ｓ１＝ｄ×ｗである。また、ピストン部１２０内の高圧水素流路の断面が円形である場合、最も狭い部分の半径をｒとする。この場合、Ｓ１≧（πｒ２）／２であることが好ましい。なお、溝１２１２の断面形状は、長方形に限らず、Ｖ字、Ｕ字、半円又はその他の形状であっても良い。また、高圧水素流路の断面形状は、円形に限らず、正方形などの多角形又はその他の形状であっても良い。なお、溝１２１２は、第１の流体経路の一例である。
高圧水素流路１２１３は、セルユニット１１０で発生した高圧水素が通るための孔である。高圧水素流路１２１３は、高圧水素流路１２２２及び高圧水素流路１３１と連通している。
可動部材１２２は、固定部材１２１と絶縁プレート１７０ａとの間にある。可動部材１２２の下側底面と固定部材１２１の上側底面は、互いに対向している。可動部材１２２は、上下方向に可動である。可動部材１２２は、一例として、ばね用凹部１２２１及び高圧水素流路１２２２を含む。なお、可動部材１２２は、第２の部材の一例である。
ばね用凹部１２２１は、皿ばね１２３を嵌め込むための円柱状の穴である。ばね用凹部１２２１の数は、凹部１２１１の数と同じである。したがって、ここでは、ばね用凹部１２２１の数４つである。各ばね用凹部１２２１の軸は、対向する凹部１２１１の軸と一致する。各ばね用凹部１２２１は、対向する凹部１２１１と連通している。互いに対向する凹部１２１１及びばね用凹部１２２１は、高圧水素流路１２１３及び高圧水素流路１２２２から水素が流入する水素室を形成する。水素室内の水素の圧力は、固定部材１２１と可動部材１２２とを押し広げる方向に力を加える。なお、固定部材１２１と可動部材１２２との間には隙間があるので、全ての水素室、高圧水素流路１２１３及び高圧水素流路１２２２は、当該隙間を介して繋がっている。なお、水素室は、流体室の一例である。
高圧水素流路１２２２は、セルユニット１１０で発生した高圧水素が通るための円柱状の穴である。高圧水素流路１２２２は、高圧水素流路１２１３及び高圧水素流路１７１と連通している。
皿ばね１２３は、可動部材１２２のばね用凹部１２２１の底面と固定部材１２１の下側底面とに挟まれた状態の皿ばねである。皿ばね１２３は、ばね用凹部１２２１の底面と固定部材１２１の下側底面を弾性力によって押す。したがって、皿ばね１２３は、固定部材１２１と可動部材１２２とを押し広げる方向に弾性力を発揮する。固定部材１２１は固定されているので、皿ばね１２３は、弾性力によって可動部材１２２を押し下げる。なお、図３に示す皿ばね１２３は、中央部に孔が開いた皿ばねである。皿ばね１２３は、ばね用凹部１２２１の側面及びばね用軸１２４によって水平方向に移動しないようになっている。
ピストン部１２０は、この皿ばね１２３の弾性力と、水素室内の水素の圧力とによって可動部材１２２を押し下げる。
ピストン部１２０は、この皿ばね１２３の弾性力と、水素室内の水素の圧力とによって可動部材１２２を押し下げる。
ばね用軸１２４は、各ばね用凹部１２２１の底部中央に固定されている。ピストン部１２０は、１つのばね用凹部１２２１に対して１つのばね用軸１２４を有する。ばね用軸１２４は、皿ばねに空いた孔に通すための中空円筒形の部材である。なお、図３に示すばね用軸１２４は中空であるが、中空でなくても良い。
リング部材１２５は、固定部材１２１及び可動部材１２２を囲う用に設けられたリング状の部材である。
ピストン部１２０は、例えば、シール部材１２６ａ及びシール部材１２６ｂの２つのシール部材を備える。シール部材１２６ａは、例えば、固定部材１２１を囲うように設けられたＯリングである。シール部材１２６ｂは、例えば、可動部材１２２を囲うように設けられたＯリングである。シール部材１２６は、可動部材１２２と可動部材１２２の隙間を通った水素が、シール部材１２６よりも先まで漏れ出ないようにシールする。
また、トッププレート１３０ａは、図３に示すように高圧水素流路１３１を有する。高圧水素流路１３１は、セルユニット１１０で高圧化された水素が通るための孔である。高圧水素流路１３１は、高圧水素導出口１５０及び高圧水素流路１２１３と連通している。
エンドプレート１６０ａは高圧水素流路１６１を有する。高圧水素流路１６１は、セルユニット１１０で発生した高圧水素が通るための円柱状の穴である。高圧水素流路１６１は、高圧水素流路１７１及び高圧水素流路１１９と連通している。
絶縁プレート１７０ａは、高圧水素流路１７１を有する。高圧水素流路１７１は、セルユニット１１０で発生した高圧水素が通るための円柱状の穴である。高圧水素流路１７１は、高圧水素流路１２２２及び高圧水素流路１６１と連通している。
絶縁プレート１７０ａは、高圧水素流路１７１を有する。高圧水素流路１７１は、セルユニット１１０で発生した高圧水素が通るための円柱状の穴である。高圧水素流路１７１は、高圧水素流路１２２２及び高圧水素流路１６１と連通している。
実施形態の電気化学的昇圧装置は、電気化学反応を行うセルユニットが積層され、各セルユニットを流通する供給ガスの連通孔、高圧ガスの連通孔、電気絶縁を行うプレート、及び高圧ガスをセル押圧に伝達するピストン構造、全体を留めるタイロッドで構成される。ここではピストン構造において、その内部の皿ばね等の弾性体空間にも高圧ガスが均等に行き渡る様、皿ばねと接触面でガスが遮断されない様、接触面に溝を設ける事で回避を行った。
実施形態の電気化学的水素昇圧装置１００は、高圧水素流路１２１３と凹部１２１１を繋ぐ溝１２１２を有する。したがって、皿ばね１２３が固定部材１２１と可動部材１２２との隙間を塞ぎ、当該隙間から水素室内に水素が入りにくい状態となっていても、溝１２１２は塞がれにくい。したがって、この場合においても高圧水素流路１２１３内の水素は、溝１２１２を通って水素室内に流入可能である。これにより、実施形態のピストン部１２０は、荷重バランスが崩れることを防ぎ、適切にセルユニット１１０を押圧することができる。また、実施形態のピストン部１２０は、電気化学的水素昇圧装置１００が停止し、高圧水素流路１２１３内の水素が減圧された場合、水素室内の水素が溝１２１２を通って高圧水素流路１２１３に流れるため、皿ばね１２３の荷重を適切に除去することができる。
実施形態の電気化学的水素昇圧装置１００は、高圧水素流路１２１３と凹部１２１１を繋ぐ溝１２１２を有する。したがって、皿ばね１２３が固定部材１２１と可動部材１２２との隙間を塞ぎ、当該隙間から水素室内に水素が入りにくい状態となっていても、溝１２１２は塞がれにくい。したがって、この場合においても高圧水素流路１２１３内の水素は、溝１２１２を通って水素室内に流入可能である。これにより、実施形態のピストン部１２０は、荷重バランスが崩れることを防ぎ、適切にセルユニット１１０を押圧することができる。また、実施形態のピストン部１２０は、電気化学的水素昇圧装置１００が停止し、高圧水素流路１２１３内の水素が減圧された場合、水素室内の水素が溝１２１２を通って高圧水素流路１２１３に流れるため、皿ばね１２３の荷重を適切に除去することができる。
実施形態の電気化学的水素昇圧装置１００は、固定部材１２１の下側底面に溝１２１２が形成される。皿ばね１２３は、当該下側底面に接するので、溝１２１２を塞ぐことがない。
上記の実施形態は、以下のような変形も可能である。
実施形態の固定部材は、図５に示すような態様であっても良い。図５は、固定部材１２１の変形例である固定部材１２１ｂを示す断面図である。固定部材１２１ｂは、溝１２１２に代えて溝１２１４を備える。溝１２１４は、溝１２１２と同様に高圧水素流路１２１３と凹部１２１１とが繋がるように形成された溝である。ただし、固定部材１２１ｂは、１つの凹部１２１１に対して複数の溝１２１４を有する。当該複数の溝１２１４は、一例として平行に並んでいる。図５に示す固定部材１２１ｂは、１つの凹部１２１１に対して４つの溝１２１４を有する。ただし、１つの凹部１２１１あたりの溝１２１４の数は、４つに限らない。
実施形態の固定部材は、図５に示すような態様であっても良い。図５は、固定部材１２１の変形例である固定部材１２１ｂを示す断面図である。固定部材１２１ｂは、溝１２１２に代えて溝１２１４を備える。溝１２１４は、溝１２１２と同様に高圧水素流路１２１３と凹部１２１１とが繋がるように形成された溝である。ただし、固定部材１２１ｂは、１つの凹部１２１１に対して複数の溝１２１４を有する。当該複数の溝１２１４は、一例として平行に並んでいる。図５に示す固定部材１２１ｂは、１つの凹部１２１１に対して４つの溝１２１４を有する。ただし、１つの凹部１２１１あたりの溝１２１４の数は、４つに限らない。
なお、１つの凹部１２１１に繋がっている溝１２１４の断面積の合計は、ピストン部１２０内の高圧水素流路の最も狭い部分の断面積の２分の１以上であることが好ましい。例えば、溝１２１４の断面形状がいずれも同一である場合、１つの凹部１２１１に繋がっている溝１２１４の数をｎとし、１つの溝１２１４の断面積をＳ２とした場合、ｎ・Ｓ２≧（πｒ２）／２であることが好ましい。また、溝１２１４は、第１の流体経路の一例である。
実施形態の電気化学的水素昇圧装置は、以上のように溝１２１４が複数あることで、いくつかの溝１２１４が何らかの理由で塞がった場合であっても、他の溝１２１４から水素が水素室に流入する。また、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３との接触断面積を低減させることができるため、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３とが何らかの理由で固着した場合であっても、高圧水素流路１２１３から凹部１２１１に水素を流入させて凹部１２１１の圧力を増加させることで、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３とを容易に引き剥がすことが可能である。
実施形態の電気化学的水素昇圧装置は、以上のように溝１２１４が複数あることで、いくつかの溝１２１４が何らかの理由で塞がった場合であっても、他の溝１２１４から水素が水素室に流入する。また、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３との接触断面積を低減させることができるため、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３とが何らかの理由で固着した場合であっても、高圧水素流路１２１３から凹部１２１１に水素を流入させて凹部１２１１の圧力を増加させることで、固定部材１２１ｂと皿ばね１２３とを容易に引き剥がすことが可能である。
実施形態の固定部材は、図６に示すような態様であっても良い。図６は、固定部材１２１の変形例である固定部材１２１ｃを示す断面図である。固定部材１２１ｃは、溝１２１２に加えて溝１２１５を有する。溝１２１５は、凹部１２１１と別の凹部１２１１とが繋がるように形成された溝である。図６に示す溝１２１５は、各凹部１２１１が、最も近い２つの凹部１２１１と繋がるような２つの溝１２１５と繋がっている。したがって、この場合、溝１２１５の数は、凹部１２１１の数と同数である。なお、溝１２１５は、第２の流体経路の一例である。
このように、実施形態の電気化学的水素昇圧装置は、凹部１２１１と凹部１２１１とを繋ぐ溝１２１５を有することで、複数の凹部１２１１内の水素の圧力が均等となる。
このように、実施形態の電気化学的水素昇圧装置は、凹部１２１１と凹部１２１１とを繋ぐ溝１２１５を有することで、複数の凹部１２１１内の水素の圧力が均等となる。
なお、実施形態の固定部材は、溝１２１５に代えて、溝１２１４と同じように複数の平行に並んだ、凹部１２１１と別の凹部１２１１とが繋がるように形成された溝を備えていても良い。
また、実施形態の固定部材は、溝１２１４及び溝１２１５を備えていても良い。
また、実施形態の固定部材は、溝１２１４及び溝１２１５を備えていても良い。
実施形態のピストン部は、皿ばね１２３に代えて、弾性力を発揮するその他のばねなどのその他の弾性体を備えていても良い。
上記の実施形態では、固定部材が溝を備える。しかしながら、実施形態の可動部材が、固定部材に代えて、あるいは固定部材に加えて溝を備えていても良い。この場合の溝の位置は、例えば、上記実施形態における固定部材の溝の形成位置と対向する位置である。
上記の実施形態では、固定部材は、溝に代えて、あるいは溝に加えて孔を備えていても良い。例えば、固定部材は、溝１２１２又は溝１２１４に代えて、あるいは溝１２１２又は溝１２１４に加えて孔を備えていても良い。当該孔は、高圧水素流路１２１３と凹部１２１１とが繋がるような孔である。当該孔は、溝１２１２又は溝１２１４と同様に、高圧水素流路１２１３内の水路が凹部１２１１に流入する経路となる。当該孔は、第１の流体経路の一例である。１つの凹部１２１１と高圧水素流路１２１３を繋ぐ溝と孔との合計の断面積は、溝だけの場合と同様に、ピストン部１２０内の高圧水素流路の最も狭い部分の断面積の２分の１以上であることが好ましい。
また、固定部材は、溝１２１４に代えて、あるいは溝１２１５に加えて孔を備えていても良い。当該孔は、溝１２１５と同様に凹部１２１１と凹部１２１１とを繋ぐ。当該孔は、第２の流体経路の一例である。
また、固定部材は、溝１２１４に代えて、あるいは溝１２１５に加えて孔を備えていても良い。当該孔は、溝１２１５と同様に凹部１２１１と凹部１２１１とを繋ぐ。当該孔は、第２の流体経路の一例である。
上記の実施形態では、水素を昇圧する装置について説明した。しかしながら、実施形態の電気化学的昇圧装置は、水素に代えて、水素以外の気体又はその他の流体を昇圧する装置であっても良い。この場合のセルユニットの構成は、製造する流体に応じた構成である。
実施形態の電気化学的昇圧装置は、水電解による水素の製造及び昇圧を行う装置であっても良い。この場合の電気化学的昇圧装置は、セルユニットに水を供給する。そして、当該セルユニットは、水電解により水素を発生させる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、例として示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。
１００ 電気化学的水素昇圧装置
１１０ セルユニット
１１１ 電解質膜
１１２ａ カソード側セパレーター
１１２ｂ アノード側セパレーター
１１３ａ カソード側給電体
１１３ｂ アノード側給電体
１１４ａ カソード側触媒
１１４ｂ アノード側触媒
１１５ 常圧水素供給路
１１６ 常圧水素流路
１１７ 常圧水素排出路
１１８ 高圧水素排出路
１１９，１３１，１６１，１７１，１２１３，１２２２ 高圧水素流路
１２０ ピストン部
１２１ 固定部材
１２２ 可動部材
１２３ 皿ばね
１２４ ばね用軸
１２５ リング部材
１２６ａ，１２６ｂ シール部材
１３０ａ トッププレート
１３０ｂ ボトムプレート
１４０ タイロッド
１５０ 高圧水素導出口
１６０ａ，１６０ｂ エンドプレート
１７０ａ，１７０ｂ 絶縁プレート
１２１１ 凹部
１２１２，１２１４，１２１５ 溝
１２２１ ばね用凹部
Ｐ 電源
１１０ セルユニット
１１１ 電解質膜
１１２ａ カソード側セパレーター
１１２ｂ アノード側セパレーター
１１３ａ カソード側給電体
１１３ｂ アノード側給電体
１１４ａ カソード側触媒
１１４ｂ アノード側触媒
１１５ 常圧水素供給路
１１６ 常圧水素流路
１１７ 常圧水素排出路
１１８ 高圧水素排出路
１１９，１３１，１６１，１７１，１２１３，１２２２ 高圧水素流路
１２０ ピストン部
１２１ 固定部材
１２２ 可動部材
１２３ 皿ばね
１２４ ばね用軸
１２５ リング部材
１２６ａ，１２６ｂ シール部材
１３０ａ トッププレート
１３０ｂ ボトムプレート
１４０ タイロッド
１５０ 高圧水素導出口
１６０ａ，１６０ｂ エンドプレート
１７０ａ，１７０ｂ 絶縁プレート
１２１１ 凹部
１２１２，１２１４，１２１５ 溝
１２２１ ばね用凹部
Ｐ 電源
Claims (5)
- 第１の部材と、
前記第1の部材と対向する第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材とを押し広げる方向に弾性力を発揮することで、供給ガスが電気によって隔壁である固体高分子型電解膜の反対側に移動する事で高圧化される電気化学セルを押圧する弾性体と、
前記弾性体及び高圧化されたガスが入り、前記高圧化されたガスの圧力が前記第１の部材と前記第２の部材とを押し広げる方向にかかる流体室と、
前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくともいずれかに形成され、前記電気化学セルから前記高圧化されたガスが排出される流路と前記流体室とを繋ぐ第１の流体経路と、を備え、
前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくともいずれかは、前記電気化学セルの積層体を、前記高圧化されたガスの圧力を利用して押し付ける事ができるようにその内部に高圧化された前記ガスを導入する部材である、電気化学的昇圧装置。 - 前記第１の流体経路は、前記第１の部材の、前記弾性体によって押される面に形成される溝である、請求項１に記載の電気化学的昇圧装置。
- 前記流路と１つの前記流体室とを繋ぐ複数の前記第１の流体経路を備える、請求項１又は請求項２に記載の電気化学的昇圧装置。
- 複数の前記流体室同士を繋ぐ第２の流体経路をさらに備える、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電気化学的昇圧装置。
- 前記流路と１つの前記流体室とを繋ぐ前記第１の流体経路の断面積の合計は、前記流路の最も狭い部分の断面積の２分の１以上である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電気化学的昇圧装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020200703A JP7149319B2 (ja) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 電気化学的昇圧装置 |
| CN202111295664.1A CN114597447A (zh) | 2020-12-03 | 2021-11-03 | 电化学升压装置 |
| US17/457,427 US20220178356A1 (en) | 2020-12-03 | 2021-12-02 | Electrochemical compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006316288A (ja) * | 2005-05-10 | 2006-11-24 | Honda Motor Co Ltd | 高圧水素製造装置 |
| JP2008121086A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 高圧水素製造装置 |
| JP2015113497A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 本田技研工業株式会社 | 差圧式高圧水電解装置 |
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